Multi-antenneteknologi kan hjælpe med at holde trit med den voldsomme brugerbehov
Forskere fra Rice University afslørede en ny multi-antenneteknologi, der kunne hjælpe trådløse udbydere med at holde trit med de glupske krav fra datahungerte smartphones og tablets. Teknologien sigter mod dramatisk at øge netværkets kapacitet ved at lade celletårne samtidigt strålesignaler til mere end et dusin kunder på samme frekvens.
Billedkredit: Rice University
Detaljer om den nye teknologi, kaldet Argos, blev præsenteret på Association for Computing Machinery's MobiCom 2012 trådløse forskningskonference i Istanbul. Argos er under udvikling af forskere fra Rice, Bell Labs og Yale University. En prototype, der blev bygget på Rice i år, bruger 64 antenner til at give en enkelt trådløs basisstation mulighed for at kommunikere direkte til 15 brugere samtidigt med snævert fokuserede retningsstråler.
Takket være den voksende popularitet af smartphones og andre datahungrige enheder forventes efterspørgslen efter mobildata at vokse 18 gange inden for de næste fem år. For at imødekomme efterspørgslen krymper trådløse luftfartsselskaber for at øge netværkskapaciteten ved at installere flere trådløse basestationer og afskalde milliarder af dollars for rettighederne til at sende på yderligere frekvenser.
I test på Rice tillader Argos en enkelt basestation at spore og meget retningsbestemte bjælker til mere end et dusin brugere på samme frekvens på samme tid. Resultatet er, at Argos kunne give operatører mulighed for at øge netværkskapaciteten uden at erhverve mere spektrum.
”Den tekniske betegnelse herfor er multi-user beamforming,” sagde Argos-projektlederen Lin Zhong, lektor i elektroteknik og computerteknologi og computervidenskab ved Rice. "Nøglen er at have mange antenner, fordi jo flere antenner du har, jo flere brugere kan du betjene."
Zhong sagde, at teorien for multi-user beamforming har eksisteret i ganske lang tid, men at implementere teknologi har vist sig ekstremt vanskeligt. Før Argos kæmpede laboratorier med at rulle prototest-testbed ud med en håndfuld antenner.
”Der er alle former for tekniske udfordringer relateret til synkronisering, computerkrav, opskalering og trådløse standarder,” sagde han. ”Folk har virkelig stillet spørgsmålstegn ved, om dette er praktisk, så det er vigtigt, at vi har været i stand til at skabe en prototype, der faktisk viser, at dette fungerer.”
Argos præsenterer nye teknikker, der gør det muligt for antallet af antenner på basisstationer at vokse til hidtil uset skala. Prototypen af Argos, der blev bygget af Rice-kandidatstuderende Clayton Shepard, bruger en række 64 antenner og hardware uden for hylden - inklusive adskillige dusin open-access testenheder kaldet WARP-plader, der blev opfundet i Rice's Center for Multimedia Communications. I test kunne Argos samtidig stråle signaler til så mange som 15 brugere på samme frekvens. For trådløse luftfartsselskaber betyder denne ydelse mere end seks gange stigning i netværkskapacitet. Zhong sagde, at basestationsdesignet kan opskaleres til at arbejde med hundreder af antenner og flere dusin samtidige brugere, hvilket ville resultere i meget større kapacitetsgevinster.
”Der er også en stor gevinst ved energibesparelser,” sagde Shepard. ”Mængden af energi, du har brug for til transmission, falder i forhold til det antal antenner, du har. Så i Argos 'tilfælde har vi kun brug for cirka en halvtres så fjerde energi til at tjene disse 15 brugere, som du ville have brug for med en traditionel antenne. ”
Zhong og Shepard sagde, at Argos er mindst fem år væk fra at være tilgængelig på det kommercielle marked. Det kræver ny netværkshardware og en ny generation af smartphones og tablets. Det kræver muligvis også ændringer i trådløse standarder. Det er store forhindringer, men Zhong sagde, at de potentielle fordele ved multi-user beamforming-teknologi gør det til et meget sandsynligt næste store skridt for den trådløse industri.
”Båndbreddeknasen er her, og transportører har brug for muligheder,” sagde Zhong. ”De vil være nøje opmærksomme på nye teknologier, der kan give dem mulighed for at betjene flere kunder med færre ressourcer.”
Genudgivet med tilladelse fra Rice University.