تکنولوژی L4S در شبکه‌های 5G، اینترنت روان و پایدار

زمان تخمینی مطالعه: ۸ دقیقه
پیش‌نیازها: آشنایی اولیه با مفاهیم اینترنت (مثل پینگ، لگ و سرعت دانلود)
اهداف درس:
- یاد میگیری چرا گاهی وقت‌ها با اینکه سرعت اینترنتت بالاست، باز هم لگ داری.
- با یک تکنولوژی جدید به اسم L4S و معنی اسمش آشنا میشی.
- میفهمی L4S چطور کار میکنه تا مشکل لگ و قطعی رو حل کنه.
- با کاربردهای این تکنولوژی در دنیای گیم، تماس تصویری و واقعیت مجازی (XR) آشنا میشی.

فصل اول: چرا اینترنت گاهی وقت‌ها روی اعصاب راه میره؟

تاحالا شده وسط یه بازی آنلاین حساس، یهو همه چیز یخ بزنه و چند ثانیه بعد ببینی که شخصیتت حذف شده؟ یا توی یه تماس تصویری مهم، تصویر دوستت شطرنجی بشه و صداش قطع و وصل بشه، با اینکه سرعت اینترنتت رو چک کردی و همه چیز عالی به نظر میرسیده؟ این تجربه‌های ضدحال، یه مشکل نامرئی و خیلی رایج توی شبکه‌های اینترنتی امروزی هستن. ما معمولا فکر میکنیم تنها چیزی که مهمه، «سرعت» اینترنته. یعنی همون عددی که به مگابیت بر ثانیه (Mbps) نشون داده میشه. اما واقعیت اینه که یه فاکتور مهم دیگه هم وجود داره که ما کمتر بهش توجه میکنیم: تاخیر یا Latency.

تاخیر یعنی مدت زمانی که طول میکشه یه بسته کوچیک از داده از کامپیوتر یا گوشی تو به سرور بازی یا اپلیکیشن برسه و جوابش برگرده. هرچی این زمان کمتر باشه، تجربه تو روان‌تر و سریع‌تره. وقتی میگیم «لگ» داریم، در واقع داریم از تاخیر بالا حرف میزنیم.

حالا مشکل از کجا شروع میشه؟ یکی از بزرگترین مقصرها پدیده‌ای به اسم «بافربلوت» (Bufferbloat) هست. بذار یه مثال ساده بزنم. فکر کن روتر یا مودم خونگی تو مثل یه مامور پست توی یه اداره پست کوچیکه. این مامور یه سبد بزرگ داره که نامه‌ها (بسته‌های داده) رو قبل از ارسال، موقتا توی اون نگه میداره. حالا اگه یهو یه عالمه نامه از جاهای مختلف برسه (مثلا یکی داره فیلم 4K دانلود میکنه، یکی دیگه داره بازی میکنه، اون یکی هم داره تماس تصویری میگیره)، این سبد (که بهش میگیم بافر) شروع میکنه به پر شدن. مامور پست ما سعی میکنه همه رو به ترتیب ارسال کنه، اما چون تعداد نامه‌ها زیاده، بعضی از نامه‌ها که خیلی هم مهم و فوری هستن (مثل داده‌های بازی آنلاین تو) مجبورن ته صف وایسن و کلی معطل بشن. این معطلی همون چیزیه که باعث لگ و تاخیر میشه. در واقع، مشکل از بزرگی بیش از حد اون سبد (بافِر) هست. روترها فکر میکنن با داشتن یه بافر بزرگ دارن لطف میکنن، اما در عمل باعث میشن بسته‌های داده مهم، بی‌دلیل توی صف‌های طولانی گیر کنن.

اینجاست که نیاز به یه راه حل هوشمندانه‌تر حس میشه. راه حلی که فقط به فکر ارسال بسته‌ها نباشه، بلکه به فکر «زمان‌بندی» و «اولویت» اونها هم باشه. راه حلی که نذاره بسته‌های فوری و حساس، پشت بسته‌های غیرضروری معطل بمونن.

فصل دوم: معرفی L4S، راه حلی برای یک اینترنت روان‌تر

خب، حالا که با مشکل اصلی یعنی تاخیر و بافربلوت آشنا شدیم، وقتشه بریم سراغ راه حل. دانشمندها و مهندس‌های شبکه دور هم جمع شدن و یک تکنولوژی جدید و خیلی جالب رو به اسم L4S طراحی کردن.

L4S مخفف عبارت Low Latency, Low Loss, Scalable Throughput هست.

بیا این اسم طولانی رو با هم کلمه‌به‌کلمه معنی کنیم تا بفهمیم هدفش چیه:

Low Latency (تاخیر کم): این یعنی هدف اصلی L4S اینه که زمان رفت و برگشت داده‌ها رو تا جای ممکن کم کنه. این همون چیزیه که برای بازی‌های آنلاین، تماس‌های تصویری، واقعیت مجازی (XR) و هر کار دیگه‌ای که به واکنش سریع نیاز داره، حیاتیه.
Low Loss (اتلاف کم): توی شبکه، گاهی وقت‌ها به خاطر شلوغی زیاد، بعضی از بسته‌های داده گم میشن یا از بین میرن (به این میگن Packet Loss). وقتی یه بسته گم میشه، سیستم مجبوره دوباره اون رو ارسال کنه که این خودش باعث تاخیر بیشتر میشه. L4S تلاش میکنه تا جلوی این اتفاق رو بگیره و بسته‌ها سالم به مقصد برسن.
Scalable Throughput (توان عملیاتی مقیاس‌پذیر): این بخش یه کم فنی‌تره ولی مفهومش ساده‌ست. Throughput یعنی مقدار داده‌ای که میتونی توی یک زمان مشخص با موفقیت ارسال کنی (همون سرعت مفیدی که واقعا به دستت میرسه). «مقیاس‌پذیر» بودنش یعنی L4S میتونه خودش رو با شرایط مختلف شبکه تطبیق بده. چه شبکه خلوت باشه و چه خیلی شلوغ، این تکنولوژی میتونه بهترین استفاده رو از پهنای باند موجود بکنه بدون اینکه باعث تاخیر و لگ بشه.

پس به طور خلاصه، L4S یه استاندارد و معماری جدیده که هدفش اینه که اینترنت ما رو نه فقط سریع، بلکه «پاسخگو» و «روان» کنه. این تکنولوژی که توسط سازمان‌هایی مثل IETF (Internet Engineering Task Force) استاندارد شده، یه جورایی نسل بعدی کنترل ترافیک توی اینترنته. جالبه بدونی که تحقیقات اولیه و مهم این تکنولوژی توسط تیمی در Nokia Bell Labs به رهبری فردی به اسم «کون د شپر» (Koen De Schepper) و با همکاری شرکت‌هایی مثل BT و Simula انجام شده و در نهایت در ژانویه سال ۲۰۲۳ به عنوان یک استاندارد رسمی (RFC) معرفی شد. این تکنولوژی اونقدر مهمه که حتی در استانداردهای جدید موبایل مثل 5G-Advanced (در نسخه 3GPP Release 18) هم گنجانده شده تا بتونه از کاربردهای پیشرفته‌ای مثل واقعیت توسعه‌یافته (XR) پشتیبانی کنه.

فصل سوم: L4S چطور کار میکنه؟ نگاهی به پشت صحنه

شاید برات سوال شده باشه که L4S چطور این کارها رو انجام میده. آیا جادو میکنه؟ نه دقیقا، ولی از چند تا مکانیزم خیلی هوشمندانه استفاده میکنه که با هم ترکیب میشن و نتیجه فوق‌العاده‌ای میگیرن. بیایید سه تا از کلیدی‌ترین مکانیزم‌های L4S رو با هم بررسی کنیم.

۱. جداسازی صف‌ها (Queue Isolation)

یادتونه در مورد مشکل بافربلوت و صف طولانی بسته‌های داده صحبت کردیم؟ L4S برای این مشکل یه راه حل عالی داره. به جای اینکه همه بسته‌های داده، چه اونایی که فوری هستن و چه اونایی که نیستن، رو توی یک صف بزرگ و درهم بریزه، میاد و دو تا صف جداگونه درست میکنه.

یک صف برای ترافیک L4S: این صف مخصوص اپلیکیشن‌های حساس به تاخیره. مثل بازی آنلاین، تماس تصویری یا استریم زنده. این صف خیلی کوتاه نگه داشته میشه تا بسته‌ها اصلا معطل نشن.
یک صف برای ترافیک کلاسیک: این صف برای کارهای معمولیه که تاخیر چندان براشون مهم نیست. مثل دانلود یک فایل سنگین یا آپدیت کردن یک نرم‌افزار. این ترافیک میتونه توی صف خودش منتظر بمونه بدون اینکه مزاحم ترافیک فوری و حساس صف اول بشه.

این کار مثل این میمونه که توی یه فروشگاه بزرگ، یه صندوق مخصوص برای مشتری‌هایی بذارن که فقط یه دونه جنس دارن. اینجوری اونها دیگه مجبور نیستن پشت سر کسی وایسن که چرخ خریدش تا خرخره پره. این جداسازی باعث میشه ترافیک L4S از رقابت بر سر پهنای باند با ترافیک‌های سنگین و تهاجمی در امان بمونه و همیشه تاخیرش پایین بمونه. در سیستم‌های 5G هم این قابلیت به خوبی پیاده‌سازی میشه. اونجا به جای «صف»، از مفهومی به اسم «جریان کیفیت سرویس» یا QoS Flow استفاده میشه که هر کدوم یه شناسه منحصر به فرد به اسم 5QI دارن. شبکه 5G میتونه به راحتی یک جریان QoS مخصوص برای ترافیک L4S تعریف کنه و اون رو از بقیه جدا نگه داره.

۲. استراتژی علامت‌گذاری مبتنی بر ECN

خب، حالا که صف‌ها رو جدا کردیم، شبکه از کجا باید بفهمه که کدوم بسته داده باید توی کدوم صف بره؟ و مهم‌تر از اون، چطور باید به فرستنده خبر بده که «هی، یه کم یواش‌تر بفرست، شبکه داره شلوغ میشه!»؟

روش‌های قدیمی برای خبر دادن شلوغی شبکه، خیلی خشن بودن. روترها وقتی میدیدن صفشون داره پر میشه، شروع میکردن به دور ریختن (Drop کردن) بسته‌های داده. فرستنده وقتی میدید بسته‌هاش گم میشن، میفهمید که شبکه شلوغه و سرعتش رو کم میکرد. این کار دو تا مشکل بزرگ داشت: اول اینکه بسته‌هایی که دور ریخته میشدن باید دوباره ارسال میشدن که خودش تاخیر ایجاد میکرد. دوم اینکه این روش مثل ترمز اضطراری بود؛ تا وقتی کارد به استخوان نمیرسید، فرستنده خبردار نمیشد.

L4S از یک روش خیلی ملایم‌تر و هوشمندانه‌تر استفاده میکنه. این تکنولوژی از دو بیت استفاده نشده در هدر بسته‌های IP (همون شناسنامه هر بسته داده) به اسم بیت‌های ECN (Explicit Congestion Notification) یا «اعلان صریح ازدحام» استفاده میکنه.

کار این بیت‌ها دو چیزه:

شناسایی ترافیک: فرستنده‌هایی که از L4S پشتیبانی میکنن، بسته‌هاشون رو با یک کد ECN خاص به اسم ECT(1) علامت‌گذاری میکنن. روترهای شبکه وقتی این علامت رو میبینن، میفهمن که این یه بسته L4S هست و باید اون رو به صف مخصوص و سریع خودش بفرستن. ترافیک‌های معمولی با کدهای دیگه‌ای مثل ECT(0) یا Not-ECT مشخص میشن.
هشدار قبل از فاجعه: حالا قسمت جالب ماجرا اینجاست. روتر وقتی حس میکنه صف L4S داره یه ذره شلوغ میشه (حتی خیلی قبل از اینکه پر بشه)، به جای دور ریختن بسته‌ها، فقط کد ECN اونها رو از ECT(1) به CE (Congestion Experienced) تغییر میده. یعنی روی بسته یه برچسب میزنه که «من شلوغی رو تجربه کردم». بسته سالم به مقصد میرسه، ولی گیرنده وقتی این برچسب رو میبینه، فورا در بسته برگشتی به فرستنده خبر میده که «شبکه داره شلوغ میشه، سرعتت رو یه کم بیار پایین».

این مکانیزم مثل اینه که سر یه پیچ خطرناک، به جای دیوار بتنی، یه نفر وایساده باشه و به ماشین‌هایی که با سرعت میان علامت بده که آروم‌تر برن. اینجوری هم تصادفی نمیشه و هم جریان ترافیک روان باقی میمونه. این استراتژی علامت‌گذاری به جای دور ریختن، باعث میشه اتلاف بسته (Packet Loss) تقریبا به صفر برسه.

۳. کنترل ازدحام مقیاس‌پذیر (Scalable Congestion Control)

سومین قطعه این پازل، خود اپلیکیشن یا فرستنده داده‌ست. الگوریتم‌های کنترل ازدحام قدیمی مثل Reno یا CUBIC (که در پروتکل TCP استفاده میشن) خیلی کند به تغییرات شبکه واکنش نشون میدادن و برای فهمیدن ظرفیت شبکه، باید با آزمون و خطا سرعتشون رو کم و زیاد میکردن که نتیجه‌ش یه نمودار شبیه دندانه اره میشد و باعث نوسان و تاخیر میشد.

L4S از الگوریتم‌های کنترل ازدحام جدید و مقیاس‌پذیری مثل Prague Congestion Control استفاده میکنه. این الگوریتم‌ها خیلی سریع و دقیق به سیگنال‌های ECN که از شبکه میان واکنش نشون میدن. به محض اینکه اولین نشونه‌های شلوغی رو از طریق برچسب CE دریافت میکنن، خیلی سریع و به اندازه لازم سرعت ارسالشون رو کم میکنن تا صف‌ها شلوغ نشن. وقتی هم که سیگنال شلوغی قطع میشه، دوباره به سرعت نرخ ارسالشون رو بالا میبرن تا از تمام ظرفیت شبکه استفاده کنن.

این همکاری تنگاتنگ بین اپلیکیشن فرستنده (با الگوریتم Prague) و شبکه (با جداسازی صف و علامت‌گذاری ECN) همون چیزیه که جادوی L4S رو خلق میکنه. نتیجه این همکاری، یک ارتباط با تاخیر بسیار کم و پایدار، اتلاف بسته نزدیک به صفر، و استفاده بهینه از تمام پهنای باند شبکه هست. این یعنی دیگه خبری از اون تجربه‌های ضدحال وسط بازی و تماس تصویری نخواهد بود.

فصل چهارم: از آزمایشگاه تا دنیای واقعی (چه شرکت‌هایی دارن ازش استفاده میکنن؟)

حرف زدن در مورد یک تکنولوژی روی کاغذ خیلی راحته، اما چیزی که واقعا مهمه اینه که آیا توی دنیای واقعی هم کار میکنه یا نه. خوشبختانه، L4S فقط یک ایده تئوری نیست و شرکت‌های بزرگ و مهمی در سراسر دنیا شروع به تست و پیاده‌سازی اون کردن. بیایید چند تا از این مثال‌های واقعی رو با هم ببینیم تا بهتر با قدرت این تکنولوژی آشنا بشیم.

آزمایش موفق نوکیا و الایزا در استادیوم نوکیا آرنا

یکی از اولین و جالب‌ترین آزمایش‌ها، همکاری بین شرکت نوکیا و اپراتور فنلاندی الایزا (Elisa) بود. اونها برای تست L4S، استادیوم بزرگ نوکیا آرنا در شهر تامپره فنلاند رو انتخاب کردن. چرا استادیوم؟ چون استادیوم‌ها، سالن‌های کنسرت و جاهای شلوغ، کابوس شبکه‌های موبایل هستن. وقتی هزاران نفر همزمان تلاش میکنن عکس و فیلم استوری کنن یا پخش زنده ببینن، شبکه به شدت دچار ازدحام و کندی میشه. پس اینجا بهترین جا برای تست یه تکنولوژی بود که ادعا میکنه میتونه با ازدحام مقابله کنه.

این آزمایش که یک «اثبات مفهوم» یا PoC بود، با همکاری یک شرکت پخش زنده به اسم Kepit Systems هم انجام شد. سناریوی تست خیلی ساده و در عین حال کاربردی بود: یک نفر روی لپ‌تاپش که به شبکه 5G الایزا وصل بود، میخواست یک بازی هاکی روی یخ زنده رو که از سرورهای شرکت Kepit پخش میشد، تماشا کنه.

مرحله اول (بدون L4S): در ابتدا، وقتی شبکه عمدا شلوغ و پرترافیک بود، پخش زنده به سختی لود میشد، دائم قطع میشد و بافر میکرد. کاربر عملا نمیتونست بازی رو ببینه. این دقیقا همون تجربه‌ایه که خیلی از ما در جاهای شلوغ داشتیم.
مرحله دوم (با L4S): در این مرحله، با استفاده از یک پلتفرم به اسم Network as Code (NaC) که نوکیا توسعه داده، یک درخواست ساده (از طریق API) برای فعال کردن L4S روی اون اتصال فرستاده شد. پلتفرم NaC به اپراتورها این امکان رو میده که شبکه‌شون رو به صورت نرم‌افزاری و برنامه‌پذیر کنترل کنن. به محض فعال شدن L4S، اتفاق جالبی افتاد. تاخیر شبکه به شدت کم شد و پخش زنده بازی هاکی، روان و بدون هیچ قطعی و بافری پخش شد.
مرحله سوم (غیرفعال کردن L4S): برای اینکه مطمئن بشن این بهبود به خاطر L4S بوده، دوباره از طریق پلتفرم NaC این قابلیت رو غیرفعال کردن. نتیجه قابل پیش‌بینی بود: ویدیو دوباره شروع به فریز شدن و بافر کردن کرد و مشکلات ازدحام برگشتن.

این آزمایش موفق نشون داد که L4S چقدر میتونه در محیط‌های شلوغ و واقعی تاثیرگذار باشه و چطور اپراتورها میتونن با استفاده از پلتفرم‌هایی مثل Network as Code، این قابلیت رو به صورت یک سرویس ویژه به کاربرها یا شرکت‌هایی که به ارتباط باکیفیت نیاز دارن (مثل پخش زنده‌های ورزشی یا فیدهای ویدیویی برای مقاصد اورژانسی) ارائه بدن و ازش کسب درآمد کنن.

T-Mobile و پیشتازی در دنیای بی‌سیم

اپراتور بزرگ آمریکایی، T-Mobile، یکی از اولین شرکت‌هاییه که L4S رو به صورت گسترده در شبکه بی‌سیم خودش پیاده‌سازی کرده. اونها به عنوان بخشی از برنامه ارتقا شبکه‌شون به 5G Advanced، قابلیت L4S رو در سطح کشور فعال کردن. T-Mobile چون شبکه 5G خودش رو از پایه به صورت مستقل (Standalone یا SA) ساخته، این انعطاف‌پذیری رو داره که نوآوری‌هایی مثل L4S رو راحت‌تر پیاده‌سازی کنه. اونها هم چند تا آزمایش خیلی جالب انجام دادن:

رانندگی از راه دور با شرکت Vay: تصور کن بتونی یه ماشین رو از کیلومترها دورتر، انگار که خودت پشت فرمون نشستی، کنترل کنی. این دقیقا کاریه که شرکت آلمانی Vay انجام میده. این کار به یک ارتباط با تاخیر فوق‌العاده کم و پایدار نیاز داره، چون حتی یک میلی‌ثانیه تاخیر اضافه میتونه خطرناک باشه. T-Mobile با استفاده از شبکه 5G Advanced و قابلیت L4S، این امکان رو برای Vay فراهم کرد. راننده‌های از راه دور Vay گزارش دادن که با وجود L4S، تاخیر اونقدر کم و قابل پیش‌بینی بود که حس میکردن واقعا داخل ماشین نشستن، حتی در شرایطی که ترافیک شبکه زیاد بود. این یک نمونه عالی از کاربرد L4S در سناریوهای حساس و حیاتیه.
واقعیت توسعه‌یافته (XR) با کوالکام و اریکسون: یکی از موانع اصلی برای همه‌گیر شدن عینک‌های واقعیت مجازی و افزوده، مشکل تاخیر و لرزش تصویره که میتونه باعث سرگیجه و حالت تهوع بشه. T-Mobile در همکاری با کوالکام (Qualcomm) و اریکسون (Ericsson)، با استفاده از عینک‌های هوشمند سبک، L4S رو روی شبکه 5G SA خودشون تست کردن. نتیجه فوق‌العاده بود: تصاویر کاملا شفاف، فریم‌ها بدون کوچکترین لرزش و پرش، و در نتیجه کاهش چشمگیر سرگیجه و حالت تهوع در کاربران. این آزمایش نشون داد که L4S میتونه راه رو برای استفاده عمومی و روزمره از XR هموار کنه.
گیمینگ ابری با انویدیا: برای گیمرهای حرفه‌ای، هر میلی‌ثانیه مهمه. سرویس‌های گیمینگ ابری مثل GeForce NOW از شرکت انویدیا (NVIDIA)، بازی رو روی سرورهای قدرتمند اجرا میکنن و تصویرش رو برای کاربر استریم میکنن. این فرآیند به شدت به تاخیر شبکه حساسه. انویدیا به صورت رسمی پشتیبانی از L4S رو در سرویس GeForce NOW فعال کرده. وقتی این سرویس روی شبکه 5G Advanced شرکت T-Mobile اجرا میشه، بازیکن‌ها تجربه‌ای بسیار روان، با لرزش کمتر و کنترل‌هایی دقیق، شبیه به بازی روی یک کنسول خانگی رو تجربه میکنن، حتی وقتی شبکه شلوغ باشه.
تماس‌های تصویری مثل FaceTime: حتی در کارهای روزمره مثل یک تماس تصویری با FaceTime، مخصوصا در جاهای شلوغ مثل فرودگاه، L4S میتونه تفاوت بزرگی ایجاد کنه. این تکنولوژی با تطبیق دادن خودش با شلوغی شبکه، از قطع و وصل شدن، فریز شدن تصویر و صدای رباتیک جلوگیری میکنه و مکالمه‌ای روان و باکیفیت رو تضمین میکنه. اپل هم از شرکت‌های پیشرو در این زمینه بوده و از iOS 16 و macOS Ventura به بعد، پشتیبانی از L4S رو به سیستم‌عامل‌هاش اضافه کرده.

Comcast و اینترنت کابلی با تاخیر فوق‌العاده کم

L4S فقط برای شبکه‌های موبایل نیست. شرکت بزرگ ارائه‌دهنده اینترنت کابلی در آمریکا، Comcast، هم شروع به پیاده‌سازی این تکنولوژی روی شبکه خودش کرده. اونها از یک نسخه ویژه از استاندارد اینترنت کابلی به اسم Low Latency DOCSIS (LLD) استفاده میکنن که L4S در اون گنجانده شده.

Comcast این سرویس جدید رو به عنوان یک مزیت رقابتی بزرگ برای اینترنت Xfinity خودش معرفی کرده و گفته که با این تکنولوژی، تاخیر شبکه به قدری کم میشه که از یک چشم به هم زدن هم سریع‌تره. اونها به طور مشخص اعلام کردن که کاربرها میتونن بهبود عملکرد رو در اپلیکیشن‌هایی مثل:

FaceTime روی دستگاه‌های اپل
اپلیکیشن‌های روی هدست‌های واقعیت ترکیبی Meta
سرویس گیمینگ GeForce NOW از انویدیا
و خیلی از بازی‌های پلتفرم Steam شرکت Valve

تجربه کنن. کامکست حتی ادعا کرده که اینترنت LLD اونها در مقایسه با اینترنت‌های خانگی 5G، در زمان شلوغی شبکه عملکرد بهتری داره چون دچار افت کیفیت نمیشه. اونها این سرویس رو در شهرهای بزرگی مثل آتلانتا، شیکاگو، فیلادلفیا و سان فرانسیسکو راه‌اندازی کردن و قصد دارن به سرعت در مناطق بیشتری ارائه بدن.

این مثال‌های واقعی از شرکت‌های مختلف نشون میده که L4S از فاز آزمایشگاهی خارج شده و داره به یک واقعیت تجاری در انواع شبکه‌ها، از موبایل 5G گرفته تا اینترنت کابلی، تبدیل میشه.

فصل پنجم: L4S در دنیای 5G و وای‌فای (آینده این تکنولوژی)

همونطور که دیدیم، L4S یک تکنولوژیه که میتونه روی هر نوع شبکه مبتنی بر IP کار کنه. اما برای اینکه واقعا همه‌گیر بشه، باید در استانداردهای اصلی شبکه‌های بی‌سیم، یعنی 5G و وای‌فای، به صورت رسمی گنجانده بشه. خوشبختانه این اتفاق افتاده و L4S داره به بخش جدایی‌ناپذیری از آینده این شبکه‌ها تبدیل میشه.

L4S در شبکه 5G-Advanced

شبکه‌های 5G به طور ذاتی برای پشتیبانی از تکنولوژی‌هایی مثل L4S آمادگی خوبی دارن. چرا؟ چون از اول با معماری طراحی شدن که میتونه انواع مختلف ترافیک رو مدیریت کنه. سیستم 5G به طور طبیعی یک زمان‌بند چند صفی (multi-queue scheduler) هست. این یعنی میتونه به راحتی مکانیزم جداسازی صف L4S رو پیاده‌سازی کنه.

در نسخه ۱۸ استاندارد 5G که به اسم 5G-Advanced (Rel-18) شناخته میشه، پشتیبانی از L4S به صورت رسمی اضافه شد، مخصوصا برای کاربردهای حساسی مثل XR. اما برای اینکه L4S در شبکه 5G کار کنه، دو تا سوال اصلی باید جواب داده بشه:

۱. چطور جداسازی صف L4S با سیستم چند صفی 5G ترکیب میشه؟

همونطور که قبلا اشاره کردیم، شبکه 5G از مفهومی به اسم «جریان کیفیت سرویس» یا QoS Flow استفاده میکنه. هر جریان، مثل یک لاین اختصاصی برای نوع خاصی از ترافیکه. هر کدوم از این جریان‌ها یک شناسه به اسم 5QI دارن که ویژگی‌های اون جریان مثل پهنای باند، تاخیر و قابلیت اطمینان مورد نیازش رو مشخص میکنه.

راه حل خیلی ساده‌ست: شبکه 5G ترافیک L4S رو به یک جریان QoS با 5QI مخصوص خودش اختصاص میده. به این میگیم L4S Flow. شبکه میتونه بسته‌های L4S رو از طریق همون علامت ECT(1) در هدر IP شناسایی کنه و اونها رو به این جریان اختصاصی هدایت کنه. اینجوری، جداسازی صف به راحتی انجام میشه.

۲. علامت‌گذاری ECN کجا باید انجام بشه؟

این سوال یه کم پیچیده‌تره، چون در شبکه موبایل، هم گوشی کاربر (UE)، هم دکل مخابراتی (gNB) و هم بخشی از هسته شبکه به اسم UPF (User Plane Function) میتونن در این فرآیند نقش داشته باشن.

برای ترافیک آپلینک (وقتی تو داری داده ارسال میکنی):
- تشخیص ازدحام توسط گوشی (UE): خود گوشی میتونه ازدحام رو در صف‌های ارسال داده خودش تشخیص بده. در این حالت، یا خودش مستقیما بیت ECN رو روی بسته IP علامت‌گذاری میکنه، یا اینکه اطلاعات ازدحام رو در لایه‌های پایین‌تر مثل PDCP یا RLC علامت‌گذاری میکنه و به gNB میفرسته تا gNB یا UPF این کار رو انجام بدن.
- تشخیص ازدحام توسط دکل (gNB): دکل مخابراتی دید بهتری به وضعیت کلی شبکه و صف‌های گوشی‌های مختلف داره. وقتی ازدحam رو تشخیص میده، میتونه خودش مستقیما بسته IP رو علامت بزنه یا اطلاعات ازدحام رو به UPF در هسته شبکه گزارش بده تا علامت‌گذاری اونجا انجام بشه.
برای ترافیک داونلینک (وقتی تو داری داده دریافت میکنی):
- در این حالت، معمولا دکل (gNB) ازدحام رو تشخیص میده. چون داده‌ها قبل از رسیدن به گوشی تو، از gNB عبور میکنن. gNB میتونه یا مستقیما بسته IP رو علامت بزنه، یا اینکه اطلاعات ازدحام رو روی لایه‌های PDCP یا RLC به گوشی بفرسته تا خود گوشی این علامت‌گذاری رو انجام بده. گزارش دادن به UPF برای علامت‌گذاری هم ممکنه ولی باعث تاخیر اضافه میشه.

این انعطاف‌پذیری در محل علامت‌گذاری به شبکه اجازه میده تا بسته به شرایط، بهترین و سریع‌ترین روش رو انتخاب کنه.

L4S در دنیای وای‌فای (Wi-Fi)

بخش بزرگی از ترافیک اینترنت ما از طریق شبکه‌های وای‌فای خانگی یا عمومی منتقل میشه. جالبه بدونی که خود شبکه وای‌فای یکی از اصلی‌ترین نقاط ایجاد ازدحام و گلوگاه در کل مسیر اینترنته. حتی اگه اینترنت فیبر نوری با سرعت ۱ گیگابیت داشته باشی، اگه شبکه وای‌فای خونت شلوغ باشه، باز هم لگ رو تجربه میکنی. پس پشتیبانی از L4S در وای‌فای حیاتیه.

پیاده‌سازی L4S در وای‌فای چالش‌های خاص خودش رو داره. در شبکه‌های سیمی، تاخیر عمدتا به خاطر بافر شدنه. اما در وای‌فای، یک نوع تاخیر دیگه هم داریم به اسم تاخیر دسترسی به رسانه (media access delay). چون وای‌فای یک رسانه اشتراکیه (هوا)، دستگاه‌های مختلف باید صبر کنن تا نوبتشون بشه که صحبت کنن (داده ارسال کنن). این صبر کردن در محیط‌های شلوغ میتونه خودش باعث تاخیر زیاد بشه.

برای حل این مشکلات، سازمان Wireless Broadband Alliance (WBA) با همکاری CableLabs، یک سری راهنما برای پیاده‌سازی L4S در محصولات وای‌فای فعلی منتشر کرده. این راهنماها به تولیدکننده‌های تجهیزات مثل روترها و اکسس‌پوینت‌ها کمک میکنه تا L4S رو در محصولاتشون فعال کنن.

خبر خوب اینه که L4S قراره به صورت بومی و استاندارد در نسل بعدی وای‌فای، یعنی Wi-Fi 8 (که با استاندارد IEEE 802.11bn شناخته میشه)، گنجانده بشه. این یعنی در آینده، روترهای وای‌فای به طور پیش‌فرض این قابلیت رو خواهند داشت و تجربه‌ی ما از اینترنت در خانه بسیار روان‌تر خواهد شد. چندین شرکت پیشرو از جمله CableLabs پیشنهادهایی برای گنجاندن L4S در این استاندارد ارائه دادن.

با این حرکت‌ها، L4S داره به یک تکنولوژی پایه‌ای در تمام بخش‌های شبکه، از هسته اینترنت گرفته تا شبکه‌های موبایل 5G و شبکه‌های وای‌فای خانگی، تبدیل میشه و این یعنی یک قدم بزرگ به سمت یک اینترنت واقعا سریع و پاسخگو برای همه.

فصل ششم: کاربردهای هیجان‌انگیز L4S (به چه دردی میخوره؟)

تا اینجا فهمیدیم L4S چیه و چطور کار میکنه. حالا بیایید ببینیم این تکنولوژی در عمل چه درهایی رو به روی ما باز میکنه. مزیت‌های L4S، یعنی تاخیر کم و پایدار، باعث میشه که برای یک عالمه کاربرد جدید و هیجان‌انگیز که قبلا به خاطر محدودیت‌های شبکه ممکن نبودن، کاملا ایده‌آل باشه.

۱. ارتباطات فراگیر XR (واقعیت توسعه‌یافته)

XR یک کلمه کلیه که شامل واقعیت مجازی (VR)، واقعیت افزوده (AR) و واقعیت ترکیبی (MR) میشه. همه این تکنولوژی‌ها یک وجه مشترک دارن: برای اینکه یک تجربه واقعی و باورپذیر ایجاد کنن، به یک ارتباط با پهنای باند خیلی بالا (حداقل ۱ گیگابیت بر ثانیه) و تاخیر فوق‌العاده کم (کمتر از ۲۰ میلی‌ثانیه) نیاز دارن. هر تاخیر کوچیکی در ارسال تصاویر به هدست، میتونه باعث بشه دنیای مجازی با حرکات سر شما هماهنگ نباشه و منجر به سرگیجه و حالت تهوع بشه.

L4S دقیقا همون چیزیه که XR بهش نیاز داره. با تضمین یک تاخیر کم و پایدار، L4S اجازه میده که پردازش‌های سنگین گرافیکی از روی خود هدست به یک کامپیوتر قدرتمند در لبه شبکه (Edge Computing) یا در فضای ابری (Cloud) منتقل بشه. این فرآیند که بهش Split Rendering میگن، باعث میشه هدست‌های XR بتونن خیلی سبک‌تر، ارزان‌تر و با عمر باتری بیشتر ساخته بشن. در واقع، هدست فقط وظیفه نمایش تصویر و ارسال داده‌های حسگرها رو داره و تمام کار سخت رو سرورهای قدرتمند انجام میدن. این کار بدون L4S تقریبا غیرممکنه، چون تاخیر غیرقابل پیش‌بینی شبکه، کل تجربه رو خراب میکنه. با L4S، آینده‌ای که در اون عینک‌های هوشمند سبک و شبیه عینک‌های معمولی جایگزین هدست‌های بزرگ و سنگین امروزی میشن، خیلی نزدیک‌تره.

۲. گیمینگ ابری (Cloud Gaming)

سرویس‌های گیمینگ ابری مثل GeForce NOW از انویدیا، به شما اجازه میدن جدیدترین و سنگین‌ترین بازی‌های روز دنیا رو روی دستگاه‌های ضعیف مثل یک لپ‌تاپ معمولی یا حتی گوشی موبایل بازی کنید. چطوری؟ بازی روی سرورهای قدرتمند شرکت اجرا میشه و فقط تصویر بازی برای شما استریم میشه و دستورات شما (مثل حرکت دادن موس یا فشردن دکمه) به سرور ارسال میشه.

این فرآیند به شدت به تاخیر حساسه. اگه بین فشردن دکمه شلیک توسط شما و دیدن نتیجه‌ش روی صفحه، تاخیر زیادی وجود داشته باشه، تجربه بازی کاملا خراب میشه. L4S با فراهم کردن یک ارتباط با تاخیر کم و پایدار، باعث میشه تجربه گیمینگ ابری خیلی به تجربه بازی روی یک کنسول یا کامپیوتر خانگی نزدیک بشه. دیگه خبری از لگ‌های اعصاب‌خردکن وسط بازی نخواهد بود.

۳. خودروهای خودران و کنترل از راه دور

برای سیستم‌های رانندگی خودران، ارتباط سریع و قابل اطمینان حیاتیه. این ماشین‌ها باید به صورت لحظه‌ای با ماشین‌های دیگه (V2V یا Vehicle-to-Vehicle) و با زیرساخت‌های جاده‌ای مثل چراغ‌های راهنمایی (V2I یا Vehicle-to-Infrastructure) در ارتباط باشن تا بتونن تصمیم‌های درست و ایمن بگیرن. L4S میتونه با کاهش تاخیر در ارسال داده‌های حیاتی مثل اطلاعات سنسورها، هشدارهای ترافیکی و دستورات ناوبری، سرعت واکنش سیستم‌های خودران رو به شدت بالا ببره. همچنین چون L4S از مکانیزم علامت‌گذاری به جای دور ریختن بسته استفاده میکنه، از گم شدن داده‌های حیاتی جلوگیری میکنه و قابلیت اطمینان سیستم رو افزایش میده.

همونطور که در مثال شرکت Vay دیدیم، کنترل خودرو از راه دور هم یکی دیگه از کاربردهای شگفت‌انگیز این تکنولوژیه که مستقیما به تاخیر کم و پایدار L4S وابسته است و میتونه صنعت حمل و نقل و لجستیک رو متحول کنه.

۴. محاسبات لبه‌ای (Edge Computing)

محاسبات لبه‌ای یعنی به جای اینکه داده‌ها رو برای پردازش به یک مرکز داده دوردست بفرستیم، اونها رو روی سرورهای کوچیکی که از نظر جغرافیایی به ما نزدیک‌تر هستن (مثلا در نزدیکی دکل‌های مخابراتی) پردازش کنیم. این کار به خودی خود تاخیر رو کم میکنه. حالا اگه این ارتباط نزدیک رو با تکنولوژی L4S ترکیب کنیم، میتونیم سرویس‌هایی با تاخیر فوق‌العاده کم و بهره‌وری انرژی بالا ارائه بدیم. L4S میتونه با در نظر گرفتن اولویت اپلیکیشن‌ها و حتی مصرف انرژی نودهای شبکه، بهترین مسیر رو برای داده‌ها انتخاب کنه و کیفیت کلی سرویس‌های حساس به تاخیر رو بهینه کنه.

۵. دوقلوی دیجیتال (Digital Twin)

دوقلوی دیجیتال یعنی ساخت یک مدل مجازی کاملا شبیه و همگام با یک شی یا سیستم در دنیای واقعی. مثلا یک کارخونه میتونه یک دوقلوی دیجیتال از تمام ماشین‌آلاتش داشته باشه. داده‌ها از سنسورهای ماشین‌آلات واقعی به صورت لحظه‌ای به مدل مجازی ارسال میشن تا وضعیت لحظه‌ای کارخونه رو شبیه‌سازی کنن. این کار به مهندس‌ها اجازه میده که بدون دست زدن به سیستم واقعی، سناریوهای مختلف رو تست کنن، مشکلات رو پیش‌بینی کنن و فرآیندها رو بهینه کنن.

برای اینکه این مدل مجازی همیشه با دنیای واقعی همگام باشه، به یک ارتباط فوق‌سریع و با تاخیر کم نیاز داره. L4S با تضمین این ارتباط، نقشی کلیدی در کارکرد صحیح و دقیق سیستم‌های دوقلوی دیجیتال ایفا میکنه.

۶. بلاک‌چین (Blockchain)

در شبکه‌های بلاک‌چین، تمام نودها (کامپیوترها) باید به صورت مداوم داده‌هاشون رو با هم همگام‌سازی کنن تا یکپارچگی و امنیت شبکه حفظ بشه. L4S میتونه با افزایش سرعت و قابلیت اطمینان ارتباط بین نودها، عملکرد کل شبکه بلاک‌چین رو بهبود بده. مثلا در انجام تراکنش‌های ارز دیجیتال یا اجرای قراردادهای هوشمند، L4S با کاهش تاخیر شبکه، سرعت پاسخگویی سیستم رو بالا میبره و به حفظ امنیت و ثبات شبکه کمک میکنه.

اینها فقط چند نمونه از کاربردهای L4S بودن. در واقع، هر اپلیکیشنی که به ارتباط لحظه‌ای و روان نیاز داره، از پخش زنده و خدمات پزشکی از راه دور گرفته تا اینترنت اشیا (IoT) و آموزش آنلاین، میتونه از مزایای این تکنولوژی بهره‌مند بشه.

فصل هفتم: چالش‌ها و فرصت‌های پیش رو

با وجود تمام مزایا و پتانسیل‌های هیجان‌انگیزی که L4S داره، پیاده‌سازی و همه‌گیر شدن اون در کل اینترنت با چالش‌هایی هم روبرو هست. این تکنولوژی یک تغییر بنیادین در نحوه مدیریت ترافیک شبکه است و مثل هر تغییر بزرگی، نیاز به زمان، همکاری و حل کردن برخی مشکلات داره. بیایید نگاهی به این چالش‌ها و فرصت‌های تحقیقاتی که ایجاد میکنن، بندازیم.

چالش‌های اصلی پیاده‌سازی L4S

نیاز به ارتقا تجهیزات: یکی از بزرگترین چالش‌ها اینه که برای کار کردن L4S، تجهیزات شبکه مثل روترها و مودم‌ها باید از قابلیت‌های جدیدی مثل جداسازی صف و علامت‌گذاری ECN پشتیبانی کنن. این یعنی روترهای قدیمی‌تر شاید نتونن از این تکنولوژی استفاده کنن و نیاز به آپدیت فریم‌ور (Firmware) یا حتی تعویض سخت‌افزاری دارن. البته این یک فرآیند تدریجیه و L4S طوری طراحی شده که بتونه در کنار ترافیک کلاسیک و روی تجهیزات قدیمی هم کار کنه، ولی برای بهره‌مندی کامل از مزایای اون، کل مسیر بین فرستنده و گیرنده باید L4S-Aware باشه.
پیچیدگی در طراحی پروتکل: L4S نیازمند یک هماهنگی و بهینه‌سازی مشترک بین الگوریتم کنترل ازدحام در سمت فرستنده (مثلا کامپیوتر شما) و استراتژی علامت‌گذاری ECN در روترهای میانی شبکه است. این هماهنگی، طراحی پروتکل رو نسبت به مکانیزم‌های سنتی که فقط یک طرف ماجرا (فرستنده) هوشمند بود، پیچیده‌تر میکنه. باید مطمئن شد که این سیستم در شرایط مختلف شبکه و با ترافیک‌های متنوع، پایدار باقی میمونه.
اکوسیستم و پذیرش گسترده: موفقیت L4S به این بستگی داره که تمام بازیگران اصلی اینترنت، از تولیدکننده‌های چیپست و دستگاه (مثل اپل، کوالکام)، توسعه‌دهنده‌های سیستم‌عامل (مثل گوگل، مایکروسافت) و اپلیکیشن‌ها (مثل انویدیا، Valve) گرفته تا ارائه‌دهنده‌های بزرگ اینترنت (ISPها مثل Comcast و T-Mobile)، همزمان تصمیم بگیرن که مزایای این تکنولوژی به هزینه و پیچیدگی تغییر میارزه. این یک چالش بزرگ اقتصادی و سیاسیه، نه فقط فنی. همونطور که یکی از کارشناس‌ها به اسم «ویش ناندلال» (Vish Nandlall) اشاره کرده، در اینترنت، درست بودن فنی یک پروتکل، موفقیتش رو تضمین نمیکنه.

فرصت‌های تحقیقاتی در 5G-Advanced

معرفی L4S در استاندارد 5G-Advanced، در کنار حل مشکلات، فرصت‌های جدیدی رو هم برای تحقیق و بهینه‌سازی بیشتر ایجاد کرده. برخی از موضوعات مهمی که محققان در حال کار روی اونها هستن عبارتند از:

الگوریتم‌های تطبیق‌پذیر برای تشخیص ازدحام: چطور میشه در یک شبکه بی‌سیم که شرایطش دائم در حال تغییره، ازدحام رو به سرعت و با دقت تشخیص داد؟ محققان در حال توسعه الگوریتم‌های جدیدی هستن که با استفاده از تکنیک‌های پیش‌بینی، بتونن شرایط کانال رادیویی و الگوهای ترافیک رو حدس بزنن و قبل از وقوع ازدحام جدی، اون رو شناسایی کنن.
بهینه‌سازی استراتژی علامت‌گذاری ECN: آستانه شلوغی برای شروع علامت‌گذاری ECN باید چقدر باشه؟ اگه خیلی کم باشه، شاید پهنای باند هدر بره و اگه خیلی زیاد باشه، تاخیر زیاد میشه. از طرفی، اپلیکیشن‌های مختلف نیازهای متفاوتی دارن. پس چطور میشه این آستانه رو به صورت پویا و بر اساس نیاز هر اپلیکیشن (که از روی 5QI اون مشخص میشه) تنظیم کرد؟ این یک زمینه تحقیقاتی مهمه.
الگوریتم‌های کنترل ازدحام مبتنی بر L4S: طراحی الگوریتم‌های کنترل ازدحام جدید که بتونن به بهترین شکل با استراتژی‌های علامت‌گذاری ECN همکاری کنن، یک چالش دیگه‌ست. این الگوریتم‌ها باید بتونن بدون کاهش بی‌دلیل سرعت یا ایجاد نوسان، به سیگنال‌های ازدحام واکنش نشون بدن.
بهینه‌سازی تخصیص منابع بی‌سیم: با وجود L4S، چطور میشه منابع رادیویی شبکه (مثل پهنای باند فرکانسی) رو طوری تخصیص داد که هم تجربه کاربران L4S تضمین بشه و هم به بقیه کاربران شبکه فشار نیاد؟ تکنیک‌هایی مثل رزرو دینامیک منابع یا اسلایسینگ شبکه (Network Slicing) میتونن در این زمینه کمک کنن.
مدیریت تحرک (Mobility Management): وقتی یک کاربر با گوشی در حال حرکت از محدوده پوشش یک دکل به دکل دیگه میره (فرآیندی به اسم Handover)، L4S چطور باید به کارش ادامه بده؟ چطور میشه مطمئن شد که تشخیص ازدحام و علامت‌گذاری ECN در حین این جابجایی به صورت یکپارچه و بدون وقفه ادامه پیدا میکنه؟ اینها سوالاتی هستن که باید برای اونها راه حل‌های قوی پیدا بشه.

حل این چالش‌ها و پیشرفت در این زمینه‌های تحقیقاتی کمک میکنه تا L4S بهتر و کارآمدتر در شبکه‌های 5G و نسل‌های بعدی پیاده‌سازی بشه و ما بتونیم از یک تجربه اینترنتی واقعا بی‌نقص لذت ببریم.

فصل هشتم: اعداد و ارقام حرف میزنن (یک مطالعه موردی)

برای اینکه ببینیم L4S در عمل چقدر بهتر از روش‌های قدیمی کار میکنه، یک تیم تحقیقاتی به رهبری «گوانگجین پن» (Guangjin Pan) و «شوگونگ شو» (Shugong Xu) یک سیستم آزمایشی برای ارتباطات ویدیویی زنده (RTC) ساختن و عملکرد الگوریتم‌های مختلف رو با هم مقایسه کردن. این مطالعه موردی به ما نشون میده که تفاوت‌ها فقط در حد تئوری نیستن و در دنیای واقعی هم قابل اندازه‌گیری هستن.

اونها یک سیستم مبتنی بر WebRTC (یک استاندارد باز برای ارتباطات صوتی و تصویری زنده) ساختن و برای شبیه‌سازی یک روتر L4S، از یک نرم‌افزار متن‌باز به اسم DualPI2 استفاده کردن. بعد اومدن و چهار تا الگوریتم کنترل ازدحام مختلف رو با هم مقایسه کردن:

GCC: این الگوریتم پیش‌فرض و معروف گوگل در WebRTC هست. GCC برای تخمین پهنای باند موجود، از اطلاعاتی مثل اتلاف بسته و تغییرات تاخیر استفاده میکنه.
Sensitive-GCC: این یک نسخه حساس‌تر از GCC بود که پارامترهاش طوری تنظیم شده بود که سریع‌تر به ازدحام شبکه واکنش نشون بده.
L4S-CC: این الگوریتم فقط از اطلاعات ECN (که از شبکه L4S میاد) برای تخمین پهنای باند و کنترل سرعت استفاده میکرد.
L4S-GCC: این الگوریتم پیشنهادی و بهینه‌سازی شده خود محققان بود. L4S-GCC در واقع ترکیبی از GCC و L4S بود. یعنی هم از اطلاعات ECN برای واکنش سریع به ازدحام استفاده میکرد و هم از مکانیزم‌های GCC مثل گرادیان تاخیر برای بازیابی سریع‌تر سرعت بعد از رفع ازدحام بهره میبرد.

این چهار الگوریتم در سناریوهای مختلفی تست شدن تا توانایی‌هاشون در دو زمینه اصلی سنجیده بشه: ۱) واکنش سریع به نوسانات پهنای باند برای کاهش فریز شدن ویدیو، و ۲) مقابله با لرزش تاخیر (Delay Jitter) برای افزایش بهره‌وری پهنای باند.

نتایج در سناریوهای نوسان پهنای باند

در سه سناریوی اول، پهنای باند شبکه متغیر بود (یک بار ثابت، یک بار با نوسان مربعی و یک بار بر اساس یک نمونه واقعی از شبکه 5G). نتایج این تست‌ها در جدول زیر خلاصه شده:

مورد تست	الگوریتم	نرخ توقف ویدیو (Stalling Rate)	کیفیت دریافتی (Mbps)
Case 1	GCC	1.83%	2.90
	Sensitive-GCC	0.61%	2.83
	L4S-CC	0.28%	2.32
	L4S-GCC	0.32%	2.72
Case 2	GCC	3.42%	3.26
	Sensitive-GCC	0.95%	3.19
	L4S-CC	0.49%	2.43
	L4S-GCC	0.62%	3.01
Case 3	GCC	2.65%	2.23
	Sensitive-GCC	0.75%	2.05
	L4S-CC	0.62%	1.71
	L4S-GCC	0.68%	1.92

همونطور که توی جدول میبینید، الگوریتم L4S-GCC به طور چشمگیری عملکرد بهتری از GCC معمولی داشت. نرخ توقف ویدیو (Stalling Rate) که نشون‌دهنده تجربه کاربره، در الگوریتم L4S-GCC خیلی پایین‌تر بود. مثلا در سناریوی دوم، L4S-GCC نرخ توقف رو از ۳.۴۲ درصد به ۰.۶۲ درصد کاهش داد که یک بهبود ۲.۸۰ درصدی محسوب میشه. این یعنی کاربرها خیلی کمتر با صحنه فریز شده ویدیو مواجه میشن. درسته که کیفیت دریافتی (پهنای باند) L4S-GCC یه مقدار کمتر از GCC بود، اما این کاهش ناچیز در مقابل بهبود فوق‌العاده در روان بودن پخش، کاملا ارزشش رو داشت.

نتایج در سناریوی لرزش تاخیر (Delay Jitter)

در شبکه‌های بی‌سیم، خیلی وقت‌ها تاخیر بسته‌ها ثابت نیست و کم و زیاد میشه (به این میگن Jitter). الگوریتم GCC چون بر اساس تغییرات تاخیر کار میکنه، این Jitter رو با ازدحام اشتباه میگیره و بی‌دلیل سرعتش رو کم میکنه که باعث هدر رفتن پهنای باند میشه. اما L4S-GCC چون اطلاعات دقیق صف رو از طریق ECN میگیره، گول این Jitter رو نمیخوره. نتایج تست در این سناریو واقعا جالب بود:

پیکربندی لرزش تاخیر	الگوریتم	کیفیت دریافتی (Mbps)	بهره‌وری پهنای باند
10/12/14/16 ms	GCC	4.12	82.4%
	Sensitive-GCC	2.25	45.0%
	L4S-CC	4.03	80.6%
	L4S-GCC	4.69	93.8%
10/14/18/22 ms	GCC	3.73	74.6%
	Sensitive-GCC	1.80	36.0%
	L4S-CC	4.18	83.6%
	L4S-GCC	4.72	94.4%
10/18/26/34 ms	GCC	2.86	57.2%
	Sensitive-GCC	1.93	38.6%
	L4S-CC	3.98	79.2%
	L4S-GCC	4.43	88.6%

این نتایج به وضوح نشون میدن که L4S-GCC چقدر در مقابل Jitter مقاومه. در حالی که بهره‌وری پهنای باند GCC با افزایش Jitter به شدت افت میکنه (تا ۵۷.۲ درصد)، L4S-GCC همچنان بالای ۸۸ درصد باقی میمونه. این یعنی L4S-GCC میتونه بهره‌وری پهنای باند رو بین ۱۱.۴ تا ۳۱.۴ درصد نسبت به GCC بهبود بده. الگوریتم Sensitive-GCC هم که در سناریوی قبلی خوب عمل کرده بود، اینجا کاملا شکست خورد و نشون داد که در مقابل Jitter خیلی آسیب‌پذیره.

این مطالعه موردی به صورت عملی و با اعداد و ارقام ثابت میکنه که L4S و الگوریتم‌های مبتنی بر اون، فقط یک ایده قشنگ نیستن، بلکه یک راه حل واقعی برای بهبود چشمگیر تجربه ما از اپلیکیشن‌های زنده و حساس به تاخیر در شبکه‌های پرچالش امروزی هستن.