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Um novo artigo sobre conectividade sem fio do laboratório de Dinesh Bharadia, afiliado do UC San Diego Qualcomm Institute (QI) e membro do corpo docente do Departamento de Engenharia Elétrica e de Computação da Jacobs School of Engineering, apresenta uma nova técnica para aumentar o acesso ao Rede 5G e além de ondas milimétricas (mmWave).
“As redes de energia e as redes mmWave/sub-THz compartilham uma semelhança notável; ambas enfrentam desafios fundamentais na distribuição eficiente”, disse Bharadia. “Assim como as redes de energia geram quantidades substanciais de energia, mas encontram obstáculos significativos para fornecê-la com eficiência às residências, a utilização de redes mmWave/sub-THz para conectividade de dados contínua apresenta uma situação semelhante. Apesar da largura de banda abundantemente disponível nesses espectros, a distribuição eficiente de dados com esses espectros para dispositivos de usuários continua sendo um desafio formidável.”
O documento, “mmFlexible: Multiplexação de frequência direcional flexível para redes mmWave multiusuários”, foi apresentado por Ph.D. estudante e principal autor Ish Kumar Jain na IEEE International Conference on Computer Communications em Nova York na quarta-feira, 17 de maio.
Compartilhamento de acesso
Com a introdução de mais automação e maiores velocidades e poder de processamento por trás das redes sem fio, a infraestrutura que conecta as pessoas a esses recursos ficou para trás.
Jain foi atraído pelo desafio de criar um dispositivo que pudesse preencher essa lacuna e dar às pessoas maior acesso à rede 5G mmWave.
Os sistemas 5G mmWave usam frequências de rádio para conectar tudo, desde carros “inteligentes” a dispositivos portáteis e conjuntos de realidade virtual a redes sem fio. O avanço de 4G para 5G permite velocidades e largura de banda mais altas em geral.
Parte do problema, diz Jain, é que o salto de 4G para 5G abriu muito mais recursos e poder de processamento do que a infraestrutura existente poderia suportar. Os sistemas mmWave dependem de um modelo de distribuição de “feixe de lápis” no qual uma estação base envia um único feixe de cobertura, como acender uma luz no escuro. Todos dentro desse feixe têm acesso a todos os recursos que a rede 5G mmWave tem a oferecer, independentemente de seus dispositivos poderem processá-los.
Isso pode levar a um desperdício de largura de banda que, de outra forma, poderia ser aproveitado por usuários em outras regiões. Mesmo deslocando esse feixe, como um farol girando lentamente em intervalos cronometrados, cria lag para aqueles que caem além de seu alcance.
Para resolver os problemas combinados de largura de banda desperdiçada e lag, Jain, Rohith Reddy Vennam e Raghav Subbaraman, também Ph.D. os alunos do Grupo de Comunicação, Sensoriamento e Rede Sem Fio de Bharadia (WCSNG) decidiram determinar se poderiam criar um conjunto de antenas que servisse aos usuários em várias direções sem sacrificar a distância e a potência.
A equipe projetou um protótipo de dispositivo que funciona em conjunto com um novo conjunto de antenas para dividir uma única banda de frequência em vários feixes utilizáveis. Chamado de delay phased array, esse arranjo de antena aproveita a quantidade absoluta de largura de banda do 5G mmWave para conectar várias regiões à rede e pode ser adaptado para oferecer maior conexão para aqueles que precisam.
Esta nova matriz programável também pode ser construída usando tecnologias existentes e ampliada com um número muito alto de antenas para suportar todos os dispositivos futuros.
Por meio de experimentos executados no QI’s Atkinson Hall no campus da UC San Diego, a equipe descobriu que o mmFlexible diminuiu o atraso em 60-150%.
“É muito emocionante ver novas gerações de aplicativos surgindo”, disse Jain. “Mas sinto, no futuro, o número de [wireless] os dispositivos crescerão, assim como sua demanda por espectro sem fio. Essas são as principais coisas que me motivam a explorar ainda mais essas técnicas inovadoras.”
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