Тим истраживача развио је нову врсту предајничког чипа који би могао да промени начин на који бежични уређаји шаљу сигнале. Овај чип троши мање енергије и може да помогне уређајима да дуже остану повезани. То значи бољи век трајања батерије и поузданије везе за све – од паметних термостата до фабричких сензора.
Истраживачи који стоје иза ове иновације долазе са МИТ-а, Бостонског универзитета и Универзитета Нортистерн. Њихов рад, објављен у часопису IEEE Explore, има за циљ да помогне постојећим уређајима да раде боље и да их припреми за будуће бежичне стандарде попут 6Г, који ће захтевати већу енергетску ефикасност.
Паметнија модулација сигнала
У средишту њиховог приступа налази се нови начин „модулисања“ сигнала – процеса претварања дигиталних података у сигнал који путује ваздухом. Традиционални системи користе равномерно распоређене сигналне обрасце како би избегли сметње. То добро функционише, али није много флексибилно. Осим тога, троши се енергија у условима када веза није идеална.
Уместо тога, тим је испробао паметнији приступ – „неравномерну модулацију“, која се мења у зависности од квалитета сигнала. Овај метод може да штеди енергију, али је обично ризичан јер, ако дође до сметњи, пријемник не може да препозна где један симбол престаје, а други почиње.
Да би решили тај проблем, тим са МИТ-а је додао мале „падинг“ битове између сигнала. Ови додатни битови помажу пријемнику да препозна шта је шта. Ради се о једноставном трику који прави велику разлику. На тај начин нови чип задржава уштеду енергије коју даје неравномерна модулација, али избегава уобичајене забуне.
Како помаже ГРАНД алгоритам?
Један од главних разлога што овај систем тако добро функционише јесте метода декодирања коју су истраживачи користили. Она се зове ГРАНД – „Guessing Random Additive Noise Decoding“ (погађање насумичног адитивног шума).
Уместо да директно декодира поруке, ГРАНД покушава да „погоди“ каква је врста шума изобличила поруку. Затим уклања тај шум и открива оригиналну поруку.
Овај паметан приступ омогућава пријемнику да правилно обради додате битове. Он враћа поруци стварну дужину и чисти сигнал – све то без непотребног трошења енергије.
„Сада, захваљујући ГРАНД-у, можемо имати предајник који је способан за ефикасније преносе са неравномерним констелацијама података, и видимо добитке,“ рекла је Миријел Медар, професорка електротехнике и информатике на МИТ-у и једна од вођа пројекта.
Још импресивније је то што је овај метод надмашио многе традиционалне дизајне – чак и оне који нису покушавали да штеде енергију. То значи да чип није само „зеленији“, већ и прецизнији.
Мали чип, велики утицај
Сам чип је компактан и флексибилан. Његова мала величина га чини савршеним за све врсте уређаја – од паметних кућних апарата до индустријских алата. Такође добро функционише са данашњом технологијом, што значи да би могао бити уграђен у многе постојеће системе без великих измена.
Према речима истраживача, чип је имао четири пута мање грешака у сигналу у односу на традиционалне системе који користе најбоље расположиве методе за уштеду енергије. Чак и у поређењу са старијим, стабилнијим методама, чип је показао ниже стопе грешака – што је било изненађујуће.
„Традиционални приступ је толико укорењен да је било тешко не вратити се на статус кво,“ објаснила је Медар. „Поготово јер смо мењали ствари које често узимамо здраво за готово и концепте које предајемо већ деценијама.“
Ово показује колико је тешко одвојити се од традиције – чак и када то води ка бољим резултатима. Али у овом случају, изазивање старог система исплатило се.
Флексибилност и будућност 6Г
Још једна предност дизајна је његова флексибилност. Пошто је модуларни, инжењери га могу лако прилагођавати. То га чини погодним како за тренутне бежичне мреже, тако и за будуће попут 6Г, где ће сваки уштђени бит енергије бити још значајнији.
Реалне примене
Овај чип би могао да се појави на различитим местима. Замислите уређаје који су увек укључени, попут паметних сензора у фабрици. Они морају стално да шаљу податке, али не смеју брзо да троше батерију. Са овим новим чипом, могли би да раде дуже без губитка перформанси.
Он се добро уклапа и у кућне апарате који шаљу ажурирања у реалном времену – паметне фрижидере, сигурносне камере или фитнес наруквице. Сви они би имали користи од чипа који може јасно да комуницира, а да притом троши мање енергије.
Како је Медар истакла: „Размишљањем ван оквира створили смо ефикаснији, интелигентнији коло за уређаје будућности, које је уједно боље чак и од најсавременијих решења за постојеће архитектуре.“
Другим речима, чип није само за будућност – он унапређује и садашњост.
Следећи кораци у истраживању
Иако су резултати узбудљиви, тим се ту не зауставља. Планирају да чип додатно унапреде додавањем других метода за уштеду енергије и смањивањем броја грешака. Њихов циљ је да помере границе онога што је могуће у бежичној комуникацији.
На пример, желе да истраже како боље да ускладе чип са софтвером који може у реалном времену да реагује на услове сигнала. То би учинило чип још „паметнијим“ – тако да се сам прилагођава и користи минималну потребну количину енергије за пренос поруке.
Њихов рад такође отвара врата паметнијем дизајну за 6Г. Уместо да само убрзавају мреже, будући системи могли би да постану свеснији окружења и да се прилагођавају у складу с тим. Ова врста адаптивне технологије могла би да створи потпуно нову класу бежичних уређаја који пажљиво користе енергију и функционишу боље него икада.
За сада, нови предајнички чип представља велики корак напред. Он комбинује паметне алгоритме, модерну модулацију и пажљив дизајн како би понудио бржу, чистију и енергетски ефикаснију комуникацију.
У свету у коме су милијарде уређаја стално на мрежи, уштеда енергије – без жртвовања перформанси – није само корисна. Она је неопходна.
