Вышки 5G существенно увеличат время автономной работы мобильных телефонов

Интересное 16:00 24.04.2024

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.

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).

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. 

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.

Источник: Nakedscience.ru

Израильские танки убили 59 человек в толпе в Газе, пытавшейся получить продовольственную помощь

Лента новостей

МИД прокомментировал высказывания Михаила Швыдкого относительно отмены российских культурных мероприятий в Азербайджане
19:23 01.07.2025
Азербайджан, Казахстан и Узбекистан создали совместное предприятие для проекта коридора зеленой энергии
19:05 01.07.2025
В июле в Баку пройдет молодежный форум D-8
18:50 01.07.2025
МФЕП дал старт серии тренингов для НПО
18:10 01.07.2025
Трое погибших и 35 раненых в результате удара украинского беспилотника по заводу в Ижевске — сообщил губернатор
17:20 01.07.2025
МИД: Узбекистан планирует открыть новое здание посольства в Азербайджане
15:20 01.07.2025
Кремль: Москва обсудит вопрос задержанных сотрудников Sputnik Азербайджан в ходе прямых контактов с Баку
14:50 01.07.2025
В Баку задержаны граждане России, подозреваемые в наркоторговле и интернет-мошенничестве
14:00 01.07.2025
МИД Азербайджана поздравил Сомали и Канаду
13:00 01.07.2025
Посол Азербайджана покинул здание МИД России
12:35 01.07.2025
Число погибших в результате взрыва на фабрике в Индии возросло до 34
11:50 01.07.2025
Связанные с Ираном хакеры угрожают опубликовать электронные письма помощников Трампа
11:20 01.07.2025
Израиль сбил более 1000 иранских беспилотников — постпред при ООН
10:50 01.07.2025
Главный дипломат Кубы раскритиковал последний антикубинский шаг Трампа, назвав его преступным поведением
10:25 01.07.2025
Трамп усиливает политику США в отношении Кубы — меморандум
10:00 01.07.2025
Делегация COP29 прибывает в Севилью для участия в международной конференции
19:25 30.06.2025
ЕС продлил секторальные санкции против России еще на шесть месяцев
18:50 30.06.2025
Общее число жертв мин в Азербайджане с начала Отечественной войны 2020 года достигло 399 человек
18:20 30.06.2025
Тела убитых в Екатеринбурге братьев передали родственникам
18:00 30.06.2025
Уполномоченный по правам человека в России просит Генпрокуратуру расследовать задержания в Екатеринбурге
17:35 30.06.2025
Азербайджан принимает участие в 95-м ежегодном общем собрании Банка международных расчетов
17:00 30.06.2025
Каллас: нормализация отношений Баку и Еревана может проложить путь к прочному миру на Южном Кавказе
16:35 30.06.2025
спецпредставитель США ожидает, что Трамп и Эрдоган урегулируют вопрос о санкциях на поставки оружия Турции в этом году
16:00 30.06.2025
В Лачине (Азербайджан) пройдет первый в истории Форум женщин ОЭС
15:35 30.06.2025
На прошлой неделе в Азербайджане от мин было очищено 1350 гектаров земли
15:00 30.06.2025
Спикер парламента Грузии: митинг радикалов финансировал ЕС
14:30 30.06.2025
Взрыв на химическом заводе в Телангане в Индии унес жизни 10 человек, десятки получили ранения
13:50 30.06.2025
Франция размещает радиоактивные отходы на территории Армении, недалеко от условной границы с Азербайджаном
13:20 30.06.2025
В авиакатастрофе в Хоуленд-тауне (Огайо) погибли 6 человек
12:50 30.06.2025
Тела утонувших братьев Сафаровых доставят в Азербайджан сегодня вечером
12:35 30.06.2025
Норвежский фонд отказывается от американских и немецких компаний из-за продаж израильской армии
12:15 30.06.2025
США и Индия готовятся подписать торговое соглашение осенью 2025 года
11:45 30.06.2025
Сомалийская армия уничтожила более 37 боевиков «Аш-Шабааб» в южном регионе страны
11:20 30.06.2025
Юрий Гусев: Украина решительно осуждает репрессивные действия против азербайджанцев в Екатеринбурге
10:50 30.06.2025
Министр сельского хозяйства Азербайджана принял участие в специальном министерском мероприятии ФАО
10:25 30.06.2025
В Пакистане за несколько дней в результате наводнений и проливных дождей погибли 45 человек
10:00 30.06.2025
Россия должна дать объяснение: Азербайджан требует объективного расследования событий в Екатеринбурге
09:35 30.06.2025
Игор Коротченко: «ООН утратила смысловые мотивы, по которым создавалась» -Интервью
09:09 30.06.2025
Президент МФЕП-а Умуд Мирзоев обратился к Путину : "Подобные действия подрывают дух дружбы между народами"
23:08 28.06.2025
Азербайджанские семьи под ударом: тревожные события в России
22:58 28.06.2025
Hamısı