Многие люди, проживающие в удаленных районах, в сельской местности или городских районах с интенсивным сетевым трафиком, сталкиваются с проблемой качественного и надежного доступа в сеть Интернет. Стандартный модем провайдера в отдаленных районах обеспечивает доступ со скоростью 30 Мбит/с, что с трудом хватает на просмотр фильма онлайн, звонки по видеосвязи, и даже сообщения в мессенджерах отправляются с запозданием. В связи с этим для всех субъектов Российской Федерации становится актуальной задача создания и внедрения системы для улучшения качества и доступности услуг связи и Интернет. Студенты Пермского Политеха Каролина Каплина и Михаил Вакулич разработали устройство, предназначенное для повышения мощности и качества приема сотовых сигналов, используемых для беспроводных широкополосных систем связи. Устройство может одновременно захватывать сигналы от нескольких вышек сотовой связи на разных частотах, обеспечивая более сильный и надежный сигнал для пользователей.
Системы беспроводного широкополосного доступа получают все большее распространение в повседневной жизни. Они открывают возможности быстрой передачи и надежного приема большого объема информации. Система базируется на использовании широкополосных сигналов, применяемых для увеличения устойчивости к помехам, возникающим при передаче сигналов небольшой мощности. Такая технология применяется при нахождении на значительном удалении от опорной сети доступа, наличии перемещающихся средств приема сигнала (гаджетов), а также при невозможности проложить кабель в данной местности.
В настоящее время растет потребность в улучшении интернет соединения, особенно в районах, где инфраструктура ограничена или отсутствует. Например, в сельских или отдаленных районах отсутствие подключения может стать серьезным препятствием для экономического роста и социального развития. Поэтому разработка усилителя многочастотного беспроводного широкополосного сотового сигнала является отличным решением.
— Наше устройство состоит из двух антенн, электрического кабеля, модема и маршрутизатора. Антенны используются для захвата сигналов от близлежащих вышек сотовой связи на разных частотах, которые затем передаются по кабелю на модем и маршрутизатор. Они, в свою очередь, усиливают сигнал и передают его по беспроводной сети на находящиеся поблизости устройства, такие как смартфоны, планшеты и ноутбуки, — поделилась студентка кафедры «Автоматика и телемеханика» Пермского Политеха Каролина Каплина.
В ходе разработки технологии молодые ученые определили расположение и частоты ближайших вышек сотовой связи, от которых устройство может захватывать сигналы, измерили уровень и качество сигналов на разных частотах, поэкспериментировали с различными вариантами размещения антенн, чтобы оптимизировать захват и силу сигнала.
— Мы провели тестирование устройства в разных местах и при разных сетевых условиях. Оценили производительность, измерив мощность и качество сигнала до и после использования устройства. Сравнили скорости загрузки и выгрузки, отношения сигнал/шум и других показателей, — рассказывает студент кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ Михаил Вакулич.
В итоге ученые получили хороший результат, прирост скорости и мощности сигнала. Максимальная скорость передачи данных составляет 1 Гбит/с, реальная скорость 250-300 Мбит/с. По сравнению с устройствами операторов, таких как МТС, Мегафон, Билайн, производительность предлагаемой разработки превышает аналоги более чем в 2 раза.
Политехники отмечают, что в отличие от многих других усилителей сигнала устройство способно поддерживать несколько диапазонов частот, одновременно захватывать сигналы от нескольких расположенных поблизости вышек сотовой связи, благодаря чему повышается мощность и качество сигнала для пользователей. Также технология оснащена несколькими антеннами, которые можно настроить по-разному для оптимизации захвата и мощности сигнала в разных местах и средах. А по сравнению с альтернативными вариантами, такими как традиционная широкополосная инфраструктура или дорогой спутниковый Интернет решение ученых экономически выгодно.
— Ребята проявили себя как активные исследователи и талантливые инженеры, решая достаточно сложную и актуальную научно-техническую проблему. Большой объем экспериментов и практический опыт апробации позволяет говорить о перспективности данного проекта. Предлагаемое решение может быть интересно и пользователям, и службам связи различных предприятий и организаций, и операторам связи, — уточняет профессор кафедры «Автоматика и телемеханика» ПНИПУ Владимир Фрейман.
Многочастотный усилитель беспроводного широкополосного сотового сигнала ученых ПНИПУ уже готов к продаже. Им смогут пользоваться отдельные лица, домашние хозяйства и предприятия, которым требуется более качественная беспроводная связь. Это могут быть жители сельских или отдаленных районов с ограниченным доступом связи, а также жители городов с высоким сетевым трафиком или слабым сигналом. В городских районах устройство поможет минимизировать влияние эффекта перегрузки сети, обеспечивая лучший пользовательский опыт как для потребителей, так и для бизнеса.