Eksternt system forbedrer telefonernes signalstyrke 1000 procent uden at kræve ekstra antenner

Vi har hørt det i årevis:5G kommer.

Og stadigvæk, mens højhastigheds-5G-internet faktisk langsomt har rullet ud i en smule af lande over hele kloden, mange barrierer tilbage, der har forhindret udbredt adoption.

Et problem er, at vi ikke kan få hurtigere internethastigheder uden mere effektive måder at levere trådløse signaler på. Den generelle tendens har været at blot tilføje antenner til enten senderen (dvs. Wi-Fi-adgangspunkter og celletårne) eller modtageren (f.eks. En telefon eller bærbar computer). Men det er blevet svært at gøre, da virksomheder i stigende grad producerer mindre og mindre enheder, herunder en ny bølge af "tingenes internet" -systemer.

Forskere fra MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) kiggede på problemet for nylig og spekulerede på, om folk har haft tingene helt baglæns hele tiden. I stedet for at fokusere på sendere og modtagere, hvad hvis vi kunne forstærke signalet ved at tilføje antenner til en ekstern overflade i selve miljøet?

Det er tanken bag CSAIL -teamets nye system RFocus, en softwarestyret "smart overflade", der bruger mere end 3, 000 antenner for at maksimere signalets styrke ved modtageren. Test viste, at RFocus kunne forbedre den gennemsnitlige signalstyrke med en faktor på næsten 10. Praktisk set, platformen er også meget omkostningseffektiv, med hver antenne kun et par cent. Antennerne er billige, fordi de slet ikke behandler signalet; de styrer blot, hvordan det reflekteres. Hovedforfatter Venkat Arun siger, at projektet repræsenterer, hvad der er, til teamets viden, det største antal antenner, der nogensinde er brugt til et enkelt kommunikationslink.

Selvom systemet kunne tjene som en anden form for WiFi -rækkeviddeforlænger, forskerne siger, at dens mest værdifulde anvendelse kan være i fremtidens netværksforbundne hjem og fabrikker.

For eksempel, forestil dig et lager med hundredvis af sensorer til overvågning af maskiner og lager. MIT-professor Hari Balakrishnan siger, at systemer til den type skala normalt ville være uoverkommeligt dyre og/eller strømintensive, men kunne være muligt med et lavt strømforbundet system, der bruger en tilgang som RFocus.

"Kernemålet her var at undersøge, om vi kan bruge elementer i miljøet og arrangere dem til at lede signalet på en måde, som vi faktisk kan kontrollere, "siger Balakrishnan, seniorforfatter på et nyt papir om RFocus, der vil blive præsenteret i næste måned på USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI) i Santa Clara, Californien. "Hvis du vil have trådløse enheder, der sender med den lavest mulige effekt, men give dig et godt signal, det ser ud til at være en yderst lovende måde at gøre det på. "

RFocus er en todimensionel overflade sammensat af tusinder af antenner, der hver især kan slippe signalet igennem eller afspejle det. Elementernes tilstand fastsættes af en softwarecontroller, som teamet udviklede med det mål at maksimere signalstyrken ved en modtager.

"Den største udfordring var at bestemme, hvordan man konfigurerer antennerne til at maksimere signalstyrken uden at bruge yderligere sensorer, da de signaler, vi måler, er meget svage, "siger ph.d. -studerende Venkat Arun, hovedforfatter af det nye papir sammen med Balakrishnan. "Vi endte med en teknik, der er overraskende robust."

Forskerne er ikke de første til at undersøge muligheden for at forbedre internethastigheder ved hjælp af det eksterne miljø. Et team ved Princeton University ledet af professor Kyle Jamieson foreslog en lignende ordning for den specifikke situation for mennesker, der bruger computere på hver side af en væg. Balakrishnan siger, at målet med RFocus var at udvikle en endnu mere billig metode, der kunne bruges i en bredere vifte af scenarier.

"Smarte overflader giver os bogstaveligt talt tusindvis af antenner at lege med, "siger Jamieson, der ikke var involveret i RFocus -projektet. "Den bedste måde at kontrollere alle disse antenner på, og navigere i det massive søgerum, der opstår, når du forestiller dig alle de mulige antennekonfigurationer, er bare to virkelig udfordrende åbne problemer. "

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), et populært websted, der dækker nyheder om MIT -forskning, innovation og undervisning.