Як ви знаєте, час від часу ми робимо для вас переклади цікавих публікацій, присвячених новинкам та/або різним дискусійним питанням у телеком-індустрії. Цього разу пропонуємо вашій увазі переклад статті про перспективну технологію, здатну істотно збільшити швидкість бездротового інтернету в існуючих мережах стільникового зв'язку.
У середині лютого цього року американський стартап Artemis Networks оголосив про свої плани щодо комерціалізації власної технології pCell. У її основі лежить нова схема бездротового зв'язку, яка повинна позбавити нас від перевантаженості стільникових мереж і забезпечити більш швидку і надійну передачу даних. І що найцікавіше, нібито для цього навіть не доведеться міняти наші смартфони, pCell працює на існуючих 4G-пристроях.
Якщо буде доведена можливість масштабування цієї технології, то pCell може радикально змінити роботу мереж бездротового зв'язку, замінивши існуючі сьогодні стільникові мережі на нові, побудовані за зовсім іншим принципом. У них комбінується сигнал від безлічі розподілених антен, що дозволяє створити навколо кожного абонентського пристрою своєрідний кокон сталого зв'язку. У такому коконі буде доступна вся ширина спектра цієї мережі.
Технологія pCell була вперше представлена в 2011 році під назвою DIDO (distributed input, distributed output). На той момент ідея виглядала як чистої води фантастика. І безсумнівно, що Artemis доведеться аргументовано відповісти на численну критику і сумніви, перш ніж великі оператори вирішать приділити їм увагу. Але є кілька причин, чому їхня технологія дійсно може бути реалізована.
По-перше, це елегантне рішення загальної проблеми щорічного подвоєння трафіку, яку оператори вирішують, як можуть. На думку CEO Artemis Стіва Перлмана, брак ширини спектра обмежує можливості операторів з впровадження інновацій. Причина зовсім не в нестачі ідей, за останні роки були запропоновані різні варіанти вирішення проблеми зростання трафіку. Наприклад, маленькі соти, координація перешкод (interference coordination), а також використання міліметрового діапазону, про що ми вже писали (частина 1, частина 2). Але Перлман вважає, що всі ці заходи є милицями для морально застарілої схеми стільникового зв'язку. Він стверджує, що основна проблема полягає в самому принципі поділу мережі на соти.
Головна проблема сотень - інтерференція сигналів. Базові станції та абонентські пристрої повинні точно координувати потужність і спектр передач, щоб не вносити перешкоди в сигнали один одного. Цей розподіл доступної смуги спектру між користувачами було закладено в технологію стільникового зв'язку ще в 1980-х. І в результаті пропускна здатність кожної сесії знижується дуже сильно, якщо до базової станції підключено багато абонентів.
В Artemis вирішили відмовитися від цього динамічного поділу діапазону, замість цього кожен абонентський пристрій може використовувати всю доступну смугу мережі незалежно від кількості інших користувачів в окрузі. Немов ваш смартфон постійно підключений до своєї персональної базової станції. Звідси і назва pCell - personal cell, особиста сота.
Як саме працює ця технологія? Для розгортання такої мережі оператору необхідно створити хмарний центр обробки даних, який візьме на себе все основне навантаження важких обчислень для системи. Потім необхідно встановити антени в місцях скупчення абонентів: в житлових і офісних будівлях, торгових центрах, на вулицях. Хоч антенні модулі (розміром з коробку з-під капелюха) і виглядають як маленькі соти, але ними не є. Це не базові станції, а досить прості пристрої, що служать для перенаправлення і розшифровки сигналів. Кожен модуль, з'єднаний з ЦОД, може бути встановлений де завгодно.
Тепер припустимо, що ваш смартфон намагається встановити зв'язок з мережею pCell. Для цього відправляється традиційний запит, який приймається всіма антенами поблизу (скажімо, 10), які повідомляють про це в ЦОД. Припустимо, ви переглядаєте на смартфоні ролик з YouTube. ЦОД запитує його з серверів Google, а потім відео транслюється на ваш пристрій через 10 антен, які прийняли ваш запит на підключення. При цьому жодна з них не транслюватиме потік цілком або навіть його частину. Замість цього ЦОД використовує розташування антен щодо абонентського пристрою і параметри каналу, такі як багаторічне поширення і загасання, для формування 10 унікальних хвильових сигналів, випромінюваних цими антенами. Будучи безглуздими самі по собі, разом ці 10 хвиль формують потрібний сигнал. Фактично мова йде про вилучення користі з інтерференції випромінювань від кожної антени.
Поки ви пересуваєтеся в просторі, поки інші пристрої відключаються від мережі, ЦОД постійно перераховує параметри хвиль для кожної антени, щоб всі абонентські пристрої отримували коректні результуючі сигнали. Ніякої конкуренції за ресурси базової станції, можна в буквальному сенсі покрити все місто у всій доступній смузі спектру.
На руку pCell грає сумісність з наявними 4G-пристроями. Це робиться за допомогою програмного емулювання LTE-станцій, і ЦОД може за допомогою таких віртуальних базових станцій встановлювати підключення з нічого не підозрюючими смартфонами і планшетами. При цьому кожен гаджет буде вважати, що в даний момент він єдиний підключений до БС. Те ж саме можна зробити в мережах 3G і Wi-Fi.
Чи візьмуть оператори pCell на озброєння? Навряд чи хтось із них незабаром захоче відмовитися від створених LTE-мереж, навіть якщо технологія від Artemis дійсно виявиться такою чудодійною. Але сумісність з LTE є козирем pCell. Наприклад, оператори можуть розгорнути антени в місцях, де базові станції перевантажені найчастіше: в аеропортах, на стадіонах, в центрах міст. Тобто туди, де вже інвестовані кошти в інфраструктуру. А користувачі зможуть без проблем перемикатися між мережами без необхідності купувати нові смартфони.
В Artemis хочуть ліцензувати свою технологію для використання стільниковими операторами та інтернет-провайдерами. Також починаються масштабні польові випробування в Сан-Франциско, а комерційної готовності технологія, можливо, досягне до кінця цього року.
Звичайно, цю технологію не можна назвати претендентом на звання 5G. Мова йде про іншу архітектуру - самоптимізовану стільникову мережу. Нас традиційно цікавить думка фахівців з телекомунікаційної індустрії: як ви вважаєте, які перспективи інтеграції описаної технології в існуючі LTE-мережі без серйозних додаткових інвестицій? Як ви оцінюєте доцільність подібного рішення?