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Ein 96-Antennen-System testet die nächste Generation von Wireless
Während die Mobilfunkanbieter der Welt die neueste drahtlose Infrastruktur, bekannt als 4G LTE, aufbauen, könnte ein neues Gerät mit 96 Antennen, das in einem Labor der Rice University in Texas Gestalt annimmt, dazu beitragen, die nächste Generation der drahtlosen Technologie zu definieren.
Drahtloses Wunder : Ein drahtloses Testarray von 96 Antennen an der Rice University ist der bisher fortschrittlichste Versuch, die heutige 4G-Technologie zu überholen.
Das Rice-Rig, bekannt als Argus , stellt das größte bisher gebaute Array dieser Art dar und wird als Testumgebung für ein Konzept namens Massive MIMO dienen.
MIMO oder Multiple-Input, Multiple-Output ist eine drahtlose Netzwerktechnik, die darauf abzielt, Daten effizienter zu übertragen, indem mehrere Antennen zusammenarbeiten, um ein natürliches Phänomen auszunutzen, das auftritt, wenn Signale auf dem Weg zu einem Empfänger reflektiert werden. Das als Multipath bekannte Phänomen kann Störungen verursachen, aber MIMO ändert das Timing von Datenübertragungen, um den Durchsatz unter Verwendung der reflektierten Signale zu erhöhen.
MIMO wird bereits für 4G LTE und in der neuesten Wi-Fi-Version, genannt 802.11ac, verwendet; aber es umfasst typischerweise nur eine Handvoll Sende- und Empfangsantennen. Massive MIMO erweitert diesen Ansatz durch die Verwendung von Scores oder sogar Hunderten von Antennen. Es erhöht die Kapazität weiter, indem es Signale effektiv auf einzelne Benutzer fokussiert, sodass zahlreiche Signale gleichzeitig über dieselbe Frequenz gesendet werden können. Tatsächlich zeigte eine frühere Version von Argos mit 64 Antennen, dass die Netzwerkkapazität um mehr als den Faktor 10 gesteigert werden könnte.
Wenn Sie mehr Antennen haben, können Sie mehr Benutzer bedienen, sagt Lin Zhong, außerordentlicher Professor für Informatik bei Rice und Co-Leiter des Projekts. Und die Architektur ermöglicht eine einfache Skalierung auf Hunderte oder sogar Tausende von Antennen, sagt er.
Massive MIMO erfordert mehr Rechenleistung, weil Basisstationen Funksignale enger an die Telefone richten, die sie empfangen sollen. Dies wiederum erfordert zusätzliche Berechnungen, um durchzuziehen. Der Sinn des Argos-Teststands besteht darin, zu sehen, wie viel Nutzen in der realen Welt erzielt werden kann. Prozessoren, die über das Setup verteilt sind, ermöglichen es, verschiedene Netzwerkkonfigurationen zu testen, einschließlich der Zusammenarbeit mit anderen aufstrebenden Klassen von Basisstationen, den sogenannten Small Cells, die kleine Gebiete bedienen.
Massive MIMO ist ein intellektuell interessantes Projekt, sagt Jeff Reed, Direktor des drahtlosen Forschungszentrums an der Virginia Tech. Sie wollen wissen: Wie skalierbar ist MIMO? Von wie vielen Antennen können Sie profitieren? Diese Projekte versuchen, dem entgegenzuwirken.
Ein alternativer oder vielleicht ergänzender Ansatz für einen eventuellen 5G-Standard würde extrem hohe Frequenzen von etwa 28 Gigahertz verwenden. Wellenlängen bei dieser Frequenz sind etwa zwei Größenordnungen kleiner als die Frequenzen, die heute Mobilfunk übertragen, sodass mehr Antennen auf demselben Raum untergebracht werden können, beispielsweise in einem Smartphone. Da 28-Gigahertz-Signale jedoch leicht von Gebäuden und sogar Laub und Regen blockiert werden, galten sie lange Zeit als unbrauchbar, außer in speziellen Sichtlinienanwendungen.
Samsung und die New York University haben jedoch zusammengearbeitet, um dies zu lösen, auch durch den Einsatz von Mehrantennen-Arrays. Sie senden dasselbe Signal über 64 Antennen, teilen es auf, um den Durchsatz zu beschleunigen, und ändern dynamisch die verwendeten Antennen und die Richtung, in die das Signal gesendet wird, um Umgebungsblockaden zu umgehen (siehe What 5G Will Be: Crazy Fast Wireless Tested in New York Stadt ).
In der Zwischenzeit wurden einige Experimente darauf ausgerichtet, die bestehende 4G LTE-Technologie weiter voranzutreiben. Theoretisch kann die Technologie 75 Megabit pro Sekunde liefern, obwohl sie in realen Situationen niedriger ist. Einige Untersuchungen deuten jedoch darauf hin, dass es schneller gehen kann, indem Datenströme von mehreren drahtlosen Kanälen zusammengefügt werden (siehe LTE Advanced ist bereit, Smartphone-Daten zu beschleunigen).
Aufstrebende Forschungen auf Argos und in anderen drahtlosen Labors werden dazu beitragen, einen neuen 5G-Telefonstandard zu definieren. Was auch immer die Besonderheiten sein mögen, es wird wahrscheinlich eine stärkere gemeinsame Nutzung des Spektrums, mehr kleine Sender, neue Protokolle und neue Netzwerkdesigns beinhalten. Die Einführung einer völlig neuen Funktechnologie sei eine riesige Aufgabe, sagt Marzetta.