Fujitsu разрабатывает энергоэффективную технологию для сетей 5G

В условиях широкого распространения различных «умных» устройств объем передачи данных по беспроводным сетям увеличивается каждый год практически в 2 раза. Предполагается, что к 2020 г. объем увеличится в 1 тыс. раз по сравнению с уровнем передачи данных в 2010 г. По этой причине специалисты во всем мире занимаются разработкой технологии беспроводной передачи данных пятого поколения (5G), которая будет поддерживать скорость передачи данных свыше 10 Гбит/с. 

Для того чтобы добиться сверхвысокой скорости работы сетей 5G специалисты работают над созданием технологии, в которой используется миллиметровый диапазон волн и несколько антенных элементов для одновременной передачи сигналов в виде лучей на каждое отдельное устройство. В настоящий момент разрабатывается технология гибридного формирования лучей, которая позволяет уменьшить количество схем, потребляющих много энергии, за счет управления как цифровыми, так и аналоговыми схемами. Однако такой подход имеет свои недостатки – при отправке сигналов на несколько устройств возникают помехи, что снижает скорость передачи. Fujitsu провела проверку эффективности своей новой технологии, которая уменьшает подобного рода помехи и обеспечивает высокоскоростную коммуникацию с сохранением низкого уровня энергопотребления. Новая разработка позволит пользователям сетей передавать данные на большой скорости даже в условиях наличия поблизости большого количества других пользователей. 

Для того чтобы добиться сверхвысокой скорости работы сетей 5G специалисты планируют использовать миллиметровый диапазон и технологию Massive Multiple Input, Multiple Output (Massive MIMO), которая управляет несколькими элементами антенн для отправки радиоволновых лучей на каждое устройство. Для работы антенных элементов требуются цифро-аналоговые схемы, которые преобразуют цифровой сигнал в аналоговый для отправки его при помощи антенны. Однако в условиях миллиметрового диапазона требуется несколько высокоскоростных цифро-аналоговых схем, что увеличивает общее потребление энергии. 

Таким образом, за счет переноса части нагрузки по обработке сигнала в аналоговый антенный элемент, несколько таких элементов можно подключить к одной цифро-аналоговой (Ц/А) схеме и снизить уровень энергопотребления за счет уменьшения количества схем. Однако в условиях гибридного формирования лучи, направляемые на устройства конечных пользователей, включая смартфоны, создают помехи друг для друга, что снижает скорость передачи данных. Например, в системе с 128 антенными элементами и 8 мультиплексными лучами количество цифро-аналоговых схем может быть уменьшено в 16 раз по сравнению с цифровым формированием лучей, но скорость передачи данных из-за помех снижается в 8 раз. 

Специалисты Fujitsu выяснили, что за счет использования чередующейся структуры, которая является одним из типов гибридного формирования лучей, можно уменьшить помехи между лучами. Компания разработала прототип решения для гибридного чередующегося формирования лучей с технологией межподрешеточного кодирования в диапазоне 60 ГГц и подтвердили создание узкого мультиплексного луча, способного обеспечивать сверхвысокую скорость передачи данных на уровне 10 Гбит/с. 

С помощью новой технологии время задержки при передаче данных может быть максимально сокращено, даже если несколько пользователей активно используют сеть в одном месте. Таким образом, создается высокоскоростная и стабильная коммуникационная среда, способная справиться с любыми нагрузками, включая потоковую передачу и загрузку видео.