Группа исследователей, работающая в области технологий
беспроводных 5G-сетей, установила своего рода мировой рекорд по эффективности
использования выделенного спектра радиочастот. Это было сделано при помощи
сложной MIMO-системы (multiple-input, multiple-output), состоящей из
оборудования сотовых базовых станций, каждая из которой имеет десятки
специализированных антенн. Данное достижение является доказательством тому, что
5G-технологии, даже в их нынешнем виде, способны обеспечивать сверхбыструю
передачу данных одновременно множеству смартфонов, планшетных компьютеров и
прочих мобильных электронных устройств.
Исследовательская группа состоит из восьми ученых из
университета Бристоля, Великобритания, и Лундского университета, Швеция. В
своем последнем эксперименте он продемонстрировали скорость передачи данных в
145.6 (бита в секунду) на Гц несущей частоты при обеспечении работы
одновременно 22 независимых абонентов. 5G-каналы использовали стандартную
модуляцию 256-QAM, ширина полосы канала составляла 20 МГц в диапазоне 3.51 ГГц.
А обеспечивалось все это MIMO-системой со 128 антеннами. Следует заметить, что
полученные показатели эффективности практически в четыре раза превышают
аналогичные показатели 4G-сетей нынешнего поколения.
Нынешний рекорд побил предыдущий рекорд, установленный
этой же самой группой исследователей в марте этого года и который составлял
79.4 (бита в секунду) на Гц несущей частоты при обеспечении работы одновременно
12 независимых абонентов. А еще более ранний рекорд в этой области был
установлен в апреле этого года специалистами компании Facebook, использовавшими
MIMO-систему ARIES с 96 антеннами, которая продемонстрировала эффективность в
71 (бит в секунду) на Гц при обеспечении работы 24 абонентов.
Использовавшееся исследователями оборудование
MIMO-системы ориентировано на его использование в городских условиях. Но ученые
уже приступили к разработке еще более крупной системы, которая сможет работать
и в сельской местности, обеспечивая покрытием сотовой связи и Интернета большое
количество пользователей одновременно.
Следует отметить, что рекордные показатели эффективности
были получены в первую очередь благодаря тому, что эксперименты проводились в
идеальных условиях, в изолированном от окружающего мира помещении, в котором
отсутствовали посторонние источники радиосигналов. Помимо этого устройства,
выступавшие в роли абонентов сети, были абсолютно неподвижны и работали с
постоянным уровнем мощности передаваемых сигналов. Но в реальном мире дело
обстоит совсем по иному, люди с их телефонами почти постоянно находятся в движении,
а окружающая среда полна посторонних радиосигналов и помех.
Более того, согласно прогнозам, 5G-сети следующих
поколений для того, чтобы иметь возможность обеспечивать потребности роста
объемов мобильного трафика, должны иметь 1000-кратное увеличение эффективности
использования спектра по сравнению с 4G-сетями. И такого увеличения
эффективности вряд ли можно добиться путем увеличения сложности и размеров
MIMO-систем, для этого потребуется ряд новых ключевых технологий, включая
использование радиоволн миллиметрового диапазона и применения новых принципов
формированная направленных лучей.
И в заключении отметим, что ученые использовали гибкую и
масштабируемую экспериментальную систему, разработанную и изготовленную
компанией National Instruments на базе программного обеспечения LabVIEW и
аппаратного обеспечения серии PXI. Данная система остается в распоряжении
исследователей Бристольского университета и будет использоваться для дальнейших
исследований в области беспроводных 5G-технологий.
