• Добавить в закладки
  • Facebook
  • Twitter
  • Telegram
  • VK
  • Печать
  • Email
  • Скопировать ссылку
11 апреля
Игорь Байдов
5 357

Вышки 5G существенно увеличат время автономной работы мобильных телефонов 

4.2

Чем больше вышек 5G будет построено на единицу площади, тем сильнее сократится общее энергопотребление сетей базовых станций и увеличится время автономной работы телефонов. К такому выводу пришли исследователи из США. С помощью моделирования ученые рассчитали, насколько эти вышки будут энергоэффективными и какую пользу могут принести обладателям смартфонов.

сотовые вышки
Чем больше вышек 5G будет построено на единицу площади, тем сильнее сократится общее энергопотребление сетей базовых станций и увеличится время автономной работы телефонов / © Jan Hrezik, Shutterstock

Один из самых главных компонентов любой мобильной связи — базовая станция, то есть комплекс антенн, которые принимают и передают радиосигналы от телефона к телефону. Такие антенны устанавливают на специальные вышки высотой от 70 до 100 метров (впрочем, на практике башни бывают и ниже 70 метров). На одной вышке может стоять несколько базовых станций, работающих в одном из нескольких стандартов связи — 2G, 3G, 4G или 5G. 

Когда на телефон абонента поступает звонок или он набирает номер, аппарат отыскивает ближайшую к нему базовую станцию и посылает на нее сигнал «идентификации». Станция принимает этот сигнал, обрабатывает, а затем перенаправляет в центр коммуникации для определения оператора мобильной сети и переключает разговор на ближайшую к абоненту базовую станцию с самым сильным сигналом оператора.

Системы, которые обеспечивают беспроводную связь со смартфонами, потребляют много энергии. Последние исследования показали, что это потребление особенно увеличивается на «последней миле» — участке сети, где данные поступают от провайдера конечному пользователю. 

Вышки излучают радиоволны во всех направлениях, они доходят до всех телефонов в округе. Но откликается на сигнал только телефон пользователя, опознавший в этом сигнале код, который смартфон передал на базовую станцию. Иными словами, на «последней миле» большая часть энергии тратится «впустую»: распространяясь в пространстве, сигнал сталкивается с различными препятствиями, в результате чего он поглощается, отражается и рассеивается, то есть происходит потеря значимой части данных. 

Поскольку базовая станция и смартфоны обмениваются данными по беспроводной сети, поиск телефоном одного конкретного сигнала быстрее разряжает его аккумулятор, кроме того, растет потребление энергии «от сети» и самой базовой станции (она работает дольше).

Чтобы обеспечить более экономичное использование энергии базовыми станциями и увеличить время работы смартфонов от одного заряда батареи, необходимо свести к минимуму потерю беспроводного сигнала. Добиться этого можно, если сократить расстояние передачи данных по беспроводной среде. В таком случае сотовые вышки можно будет уменьшить в размере, из-за чего они станут потреблять гораздо меньше энергии. Об этом в своей статье, опубликованной на сайте электронного архива препринтов arXiv, рассказали исследователи из Калифорнийского университета (США).

энергопотребление
Среднее воздействие приложения на энергопотребление за 30 секунд использования / © Agrim Gupta

Ученые использовали программное обеспечение с открытым исходным кодом Sionna для моделирования передачи данных от базовых станций на мобильные телефоны и протестировали различные конфигурации сетей на 3D-моделях реальных городов из OpenStreetMap (некоммерческий веб-картографический проект). Целью специалистов было понять, как покрытие разных стандартов мобильной связи сократит потребление энергии.

«Решить проблему „энергоэффективности мобильной связи“ можно с помощью более плотного покрытия. В эпоху стандарта 4G многие специалисты предлагали увеличить количество сотовых вышек, однако при таком раскладе эта технология не позволит телефону достаточно быстро переключаться с одной вышки на другую, что необходимо в случае подобного уплотнения. Проблему можно решить с помощью 5G, которое дает возможность быстро увеличить количество базовых станций и повысить энергоэффективность», — пояснил Агрим Гупта (Agrim Gupta), один из авторов исследования. 

Во время моделирования американские ученые выяснили, что лучше всего эффект потери энергии на «последней миле» снижают плотные покрытия 5G, которые обеспечиваются за счет замены одной более крупной базовой станции несколькими меньшими. Эксперимент показал, что благодаря такому покрытию можно будет уменьшить необходимую высоту размещения базовых станций до 15 метров. Это позволит устанавливать комплекс небольших антенн на деревьях или уличных фонарных столбах, то есть для этих систем больше не потребуются специальные вышки.

Кроме того, ученые узнали, что такое «уплотнение» приводит примерно к трехкратной экономии электроэнергии в сетях, используемых базовыми станциями, а также к увеличению времени автономной работы телефона на 50 процентов. Если заряд батареи смартфона «держится» 12 часов, то благодаря такой сети время его работы увеличится до 18 часов. 

5G
Карта покрытий 5G. Данные на 2022 год / © Esri, HERE, Garmin, Intermap, increment P Corp.

По словам авторов исследования, эти показатели обеспечиваются за счет резкого снижения мощности передачи данных смартфонами на 10-15 децибел, поскольку небольшие базовые станции будут располагаться в среднем в пять раз ближе к мобильным телефонам, чем сейчас находятся вышки. 

Сегодня количество подключений к сетям 5G растет во всем мире. Больше всего этих сетей действует в городах Западной Европы, США, Индии, Китая. Относительно массовое развертывание 5G-сетей в России намечено на 2024 год. Пока что эта технология доступна только в нескольких крупных городах страны, среди них Москва и Санкт-Петербург.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Подписывайтесь на нас в Telegram, Яндекс.Новостях и VK
Предстоящие мероприятия
8 часов назад
Полина Меньшова

Нейросети научились систематически внушать собеседнику ложные убеждения. При этом для обмана рассмотренные языковые модели никто специально не тренировал, а в некоторых случаях им даже запрещали вести себя нечестно.

Вчера, 11:57
Александр Березин

Когда SpaceX показала скафандр для летней миссии 2024 года Polaris Dawn, многие отреагировали едва ли не восторженно. Еще бы: новый внекорабельный скафандр для такой миссии выглядит стильно и, главное, негромоздко. Но вот у специалистов внешний вид снаряжения вызвал серьезную тревогу. Маск действительно собирается высаживать людей на Луну и Марс в скафандрах без кислородного баллона? Это революция в скафандростроении или самый опасный эксперимент над астронавтами в истории? В 1960-х из-за неоптимальных костюмов США уже потеряли трех человек в наземной репетиции полета. Станет ли SpaceX следующей в этой печальной эстафете?

4 часа назад
Мария Азарова

Лимфатические узлы — чувствительные мишени для канцерогенных химических веществ. Появляется все больше доказательств того, что иммунологические нарушения из-за воздействия растворителей, антипиренов, пестицидов и красок для волос играют ключевую роль в начале развития злокачественных лимфом. Опасны ли в этом смысле татуировки, выяснила команда медиков из Швеции.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

Вчера, 11:57
Александр Березин

Когда SpaceX показала скафандр для летней миссии 2024 года Polaris Dawn, многие отреагировали едва ли не восторженно. Еще бы: новый внекорабельный скафандр для такой миссии выглядит стильно и, главное, негромоздко. Но вот у специалистов внешний вид снаряжения вызвал серьезную тревогу. Маск действительно собирается высаживать людей на Луну и Марс в скафандрах без кислородного баллона? Это революция в скафандростроении или самый опасный эксперимент над астронавтами в истории? В 1960-х из-за неоптимальных костюмов США уже потеряли трех человек в наземной репетиции полета. Станет ли SpaceX следующей в этой печальной эстафете?

22 мая
Полина Меньшова

Ледник Туэйтса в Западной Антарктиде, который также называют «ледником Судного дня», может растаять раньше, чем считали ученые. Теплые океанские воды воздействуют на него сильнее, чем предполагалось, показали новые спутниковые данные.

15 мая
НИУ ВШЭ

Международный коллектив исследователей при участии ученых из Института когнитивных нейронаук НИУ ВШЭ изучил, как выбор иностранного языка влияет на когнитивные способности человека. Оказалось, что языки, непохожие на родной, стимулируют когнитивную функцию на начальном этапе их изучения, а близкие к родному имеют отложенный эффект и помогают мозгу эффективнее работать при более высоком уровне владения иностранным языком.

3 мая
Василий Парфенов

Ледяной покров Антарктики претерпевает значительные изменения на протяжении года, и его поведение хорошо изучено в общем. Но некоторые локальные аномалии объяснить не получается вот уже несколько десятилетий. Одна из них — полынья возвышения Мод, или полынья моря Уэдделла, которая появляется нерегулярно на одном и том же месте. Международная команда океанологов, наконец, смогла разгадать механизмы ее образования.

24 мая
Игорь Байдов

С помощью космических и наземных телескопов международная команда астрономов открыла похожий на нашу планету мир в так называемой зоне обитаемости, позволяющей воде существовать на поверхности тела в жидком состоянии. По космическим меркам экзопланета находится достаточно близко к Земле и, вероятно, представляет собой скалистый мир с благоприятным для жизни климатом. Подобные миры астрономы открывают крайне редко.

[miniorange_social_login]

Комментарии

Написать комментарий

Подтвердить?
Подтвердить?
Причина отклонения
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Жалоба отправлена

Мы обязательно проверим комментарий и
при необходимости примем меры.

Спасибо
Аккаунт заблокирован!

Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.

Понятно
Что-то пошло не так!

Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: