По названию можно подумать, что речь идёт о радиочастотных полосах. Но нет, эта статья об обычных, физических полосах из целлулоида и меди, предназначенных для подключения миниатюрных антенн Massive MIMO для сетей 6G.

Сети Massive MIMO с большим количеством антенных элементов, распределённых по местности, ELAA (Extremely Large Aperture Antenna), когда антенны распределены на обширной географической местности, позволяют значительно улучшить качество покрытия сети доступа 5g/6g. В этом случае терминал абонента оказывается окруженным антеннами, в отличие от традиционного дизайна сети доступа, когда, наоборот, базовая станция окружена терминалами пользователей.

Рисунок 1. ELAA с распределением антенн по широкой области.

ELAA позволяют многократно увеличить пропускной способности сети доступа по сравнению с традиционными сетями Massive MIMO, построенными на компактных антенных массивах. Это достигается за счёт очень большего числа антенн, распределённых на местности, что приводит к снижению затухания сигнала в зависимости от расстояния, а также к повышению разрешающей способности АС на единицу площади. Другие названия такой технологии: cell-free («бессотовая сеть»), или small cells («маленькие соты»).

Главное преимущество сетевого покрытия– более высокая равномерность покрытия, что показано на диаграмме ниже.

Рисунок 2. Слева – диаграмма спектральной эффективности традиционной сети доступа с сотами базовых станций, справа – сети cell-free[1].

Большая разрешающая способность ELAA может также быть использована для одновременного подключения (возможно с мультиплексированием) очень большого числа устройств для межмашинных коммуникаций МТС (Machine-Type Communication).

Если ранее технология Massive MIMO казалось сложной и дорогой, то сейчас эти проблемы отходят на второй план, поскольку широкое распространение смартфонов сделали передовое оборудование приёмопередатчиков и антенн практически товарами массового потребления. А всё больший прогресс в области чипов процессоров сделали большой объем вычислений по оптимизации сети Massive MIMO не представляющим большой проблемы за счёт использования распределённых вычислений непосредственно в модулях антенн и на границе сети (Edge Computing).

Проблему может представлять собой то, как соединить все компоненты: антенны, процессоры и пр., таким образом, чтобы сеть ELAA была экономически эффективной. Одним из решений данной проблемы может быть соединение антенн и радиомодулей при помощи плоских печатных кабелей («радиополос», radio-stripes), которые последовательно подключаются к виртуальному базовому блоку (vBBU), работающему в виде виртуальной программной функции VNF (Virtual Network Function) в ближайшем узле Edge Computing.

Рисунок 3. Устройство «радиополосы» (изображение: Linköping University, Ericsson).

Такие радиополосы могут встраиваться в элементы строительных конструкций, или просто свободно развешиваться в пространстве, для достижения равномерного покрытия местности излучающими элементами антенн.

Рисунок 4. Профессор Эмил Бьёрнсон из университета Linköping University демонстрирует прототип «радиополосы» компании Ericsson.

Такие полосы удобно применять для покрытия, например, тех мест, где на крыше зданий нельзя ставить базовые станции, но нужно обеспечить хорошее покрытие для массовых мероприятий. На рисунке ниже профессор Бьёрнсон показывает, как при помощи радиополос, свободно подвешиваемых в пространстве, покрывается историческая площадь в Риме с большим скопление людей, которые активно шлют фото и видео события.

Рисунок 5. Пример применения радиополос.

Стоит отметить, что есть возможность обработки нескольких частотных диапазонов в одной и той же радиополосе. Таким образом, каждый другой блок обработки антенны может управлять другим диапазоном.

В принципе, полосу можно сделать сколь угодно длинной. Но вероятно, следует разделять полосу на сегменты, поскольку питание подается с одного конца полосы, и оно будет достигать лишь ограниченного расстояния (примерно до 1 км). Есть много способов реализации идеи радиополос, и еще предстоит увидеть, что будет хорошо работать в реальности.

---

[1] G. Interdonato, et al, “Ubiquitous cell-free massive MIMO communications,” https://www.researchgate.net/publication/324435657_Ubiquitous_Cell-Free_Massive_MIMO_Communications