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

Пашинян заявил, что лично возглавит «освобождение» армянской церкви
14:50 08.07.2025
Глава МИД Турции обсудил войну России и Украины с Генеральным секретарем ООН
14:25 08.07.2025
Белый дом: США находятся в контакте «прямо и косвенно» с Ираном по вопросу сделки
14:00 08.07.2025
Бывший полузащитник «ПСЖ» Марко Верратти перешел в «Аль-Духаил» из катарского соперника «Аль-Араби».
13:45 08.07.2025
Дома разрушены в результате штормов и наводнений в Польше
13:20 08.07.2025
ЕС введет самые жесткие санкции против России — глава МИД Франции
13:00 08.07.2025
Переговоры между США и Ираном могут состояться на следующей неделе
12:45 08.07.2025
Число погибших в результате атаки Израиля на Иран достигло 1060 человек — власти
12:15 08.07.2025
Число погибших в результате наводнения в Техасе превысило 100 человек
11:45 08.07.2025
Трамп объявляет о введении 35%-ных пошлин на импорт из Сербии с 1 августа
11:15 08.07.2025
Пентагон подтвердил планы США по отправке Киеву дополнительного оборонительного оружия
11:00 08.07.2025
Трамп заявил, что США будут поставлять оружие на Украину
10:50 08.07.2025
Норвегия присоединится к санкциям ЕС против двух российских компаний
10:35 08.07.2025
Футбольные федерации Азербайджана и Пакистана обсуждают возможность сотрудничества
10:35 08.07.2025
Израиль хочет координировать с США возможность новых ударов по Ирану
10:15 08.07.2025
Нетаньяху номинировал Трампа на Нобелевскую премию мира
10:00 08.07.2025
Глава МЧС России прибыл в Баку
21:15 07.07.2025
Песков: Россия и Азербайджан должны оставаться близкими партнерами и союзниками
21:00 07.07.2025
Временный поверенный в делах Швеции вызван в МИД России ДРУГИЕ СТРАНЫ
20:30 07.07.2025
Пезешкиан заявил, что Израиль пытался убить его
20:10 07.07.2025
Официально: за 5 месяцев 2025 года в Азербайджан прибыло около 1 млн иностранцев
19:45 07.07.2025
The Gulf Observer: Разрушение армянами культурного наследия Азербайджана — вандализм против всего человечества
19:20 07.07.2025
Премьер-министр Израиля одобрил авиаудары по Йемену во время своего полета в США
19:00 07.07.2025
ЦИК Грузии раскритиковал использование резолюции ОБСЕ для дискредитации избирательной администрации
18:45 07.07.2025
Создать образ врага»: во Франции объяснили причины украинского кризиса
18:20 07.07.2025
Пожар в жилом комплексе унес жизни 8 человек в южном городе Вьетнама
18:00 07.07.2025
Польша вводит проверки на границах с Германией и Литвой на фоне опасений по поводу миграции
17:45 07.07.2025
Президент Кыргызстана посетит Таджикистан
17:20 07.07.2025
EU Reporter: Карабахский регион стал площадкой для международных форумов
17:00 07.07.2025
Тайфун Данас убил двух человек на Тайване, более 500 получили ранения
16:30 07.07.2025
Новая эра для демократов? Почему Мамдани победил в Нью-Йорке и изменит ли это Демократическую партию США
16:10 07.07.2025
«Коалиция желающих» может распасться из-за конфликта Стармера и Макрона
15:45 07.07.2025
Бывший глава Аджарии госпитализирован с огнестрельным ранением в Грузии
15:20 07.07.2025
В результате атаки России погибли 3 человека в Одессе и Сумах, 27 получили ранения в Харькове
14:50 07.07.2025
Таиланд предложит США больше торговых уступок, чтобы избежать 36%-ного тарифа
14:30 07.07.2025
Израиль наносит удары по контролируемым хуситами электростанциям и портам по всему Йемену
14:10 07.07.2025
Великобритания назовет Иран одной из своих самых больших угроз
13:50 07.07.2025
Армения отвергает возможность использования территории страны в военных целях
13:30 07.07.2025
Нетаньяху приземлился в США перед встречей в Белом доме с Трампом
13:15 07.07.2025
Трамп называет новую политическую партию Маска «смешной»
12:59 07.07.2025
Hamısı