Научный коллектив Томского политехнического университета во главе с профессором Налином Джаякоди разрабатывает технологии для беспроводной передачи энергии на большие расстояния по сетям мобильной связи пятого поколения — 5 Generation (5G). Ученые рассматривают радиосигнал как источник энергии, который может быть использован, например, для заряда батареи смартфона. Также ученые разрабатывают устройство, которое будет обеспечивать связь абонентов напрямую, минуя посредника — базовую станцию.

Коллектив профессора Джаякоди сформирован на базе кафедры программной инженерии Томского политеха, в него входят специалисты по беспроводным технологиям из Индии и Шри-Ланки.

«Научные коллективы по всему миру сегодня работают над технологиями передачи данных формата 5G. В первую очередь, речь идет о более высокой скорости и качестве передачи данных, нежели те, что доступны нам сегодня. Однако пока не существует единого стандарта 5G, и разработчики еще предлагают свои решения. Наш коллектив также занимается проектированием и анализом беспроводных систем связи в сетях 5G.

В частности, мы фокусируемся на беспроводной передаче энергии, решаем вопрос, как эффективно передавать энергию на значительные расстояния с минимальными потерями. Мы разработали свой алгоритм, который позволяет вместе с радиосигналом передавать энергию от устройства к устройству в контексте сотовой связи.

То есть во время разговора электромагнитные волны передают энергию от одного смартфона к другому, и этой энергии может хватить на подзарядку вашего мобильного», — рассказывает Налин Джаякоди.

По словам ученого, сейчас коллектив оптимизирует свой алгоритм и проверяет его эффективность с помощью методов математического моделирования. В этом политехникам помогают коллеги из Университета Люксембурга, Университета Западного Онтарио (Канада) и Университета Эдинбурга (Великобритания).

«Мы ставим перед собой несколько задач. Во-первых, работаем над повышением эффективности передачи сигнала, чтобы разница между посылаемой энергией и получаемой на выходе была как можно меньше, — отмечает ученый. — Во-вторых, нам нужно оптимизировать работу алгоритма под уже существующие технологии формата 5G, чтобы они работали вместе. В третьих, мы работаем над тем, чтобы одной частотой, выделенной для связи, могли пользоваться как можно больше людей, при этом чтобы качество связи не снижалось».

Еще одно направление работы коллектива — это технологии связи формата «device to device». Эта технология позволит людям выходить на связь, минуя посредника в виде базовой станции.

«За счет посредника — станции — теряется достаточно большой процент энергии. При прямой передаче сигнала устройство тратит меньше энергии на связь. Сейчас мы разрабатываем алгоритм для такого устройства, который впервые учитывает очень много условий: силу сигнала, пропускную способность канала, расстояние между двумя конкретными пользователями. И если расстояние между абонентами небольшое, алгоритм переключает устройство на прямой канал связи», —  поясняет научный сотрудник кафедры программной инженерии ТПУ Санжай Бисвас.

Ученые отмечают, что при разработке технологий для связи пятого поколения остро встают вопросы безопасности и конфиденциальности передачи информации.

«Это вызов, на который еще предстоит ответить ученым. В дальнейшем мы будем работать над повышением безопасности наших алгоритмов, чтобы связь 5G была не только высокоскоростной и качественной, но и безопасной с информационной точки зрения», — говорит профессор Налин Джаякоди.

Добавим, сегодня Томский политех посетила делегация Huawei Wireless Research Global. Представители компании познакомились с наработками политехников в области беспроводных сетей и коммуникаций пятого поколения.

Коллектив приглашает к сотрудничеству молодых ученых, интересующихся темой беспроводной передачи данных и энергии. Свои предложения можно отправлять по электронной почте nalin@tpu.ru (профессор Налин Джаякоди).

Справка:

5G — разрабатываемое пятое поколение мобильной связи (на данный момент операторы используют сети четвертого поколения). Согласно прогнозам специалистов, пятое поколение связи будет внедрено к 2020 году. Так как технологии 5G еще находятся в стадии разработок, четкого определения стандарта связи нового поколения не существует. Однако сформулирован ряд требований, которым будет отвечать связь нового поколения:

• Пропускная способность сети свыше 10 Гбит/сек — это в 30 раз больше, чем в работающих сейчас сетях 4G. Полнометражный фильм в HD-качестве можно будет скачать за несколько секунд.
• Поддержка одновременного подключения до 100 млн. устройств/км2.
• Задержка передачи данных на радиоинтерфейсе не более 1 мс.