Математики РУДН: 5G справится с трафиком при использовании WiGig

Под 5G с помощью технологии New Radio (NR) выделено два диапазона частот (полос пропускания). Первый, ниже 6 ГГц, использовался и в предыдущих стандартах, второй включает частоты от 24,25 ГГц до 52,6 ГГЦ — он соответствует началу диапазона миллиметровых волн. Второй диапазон был выделен в расчете на то, что 5G будут использовать в приложениях, которые требуют быстрого и стабильного соединения, например в VR и AR-приложениях. Однако и этого диапазона может быть недостаточно. Особенно для использования в местах с большим скоплением людей — в центральных районах городов, в торговых центрах, где нагрузка на трафик постоянно меняется. Поэтому необходимо создавать новые протоколы для задействования новых частот.

«Ожидается, что у появляющихся сотовых систем 5G, которые способны работать в диапазонах частот миллиметрового диапазона, будет более широкая полоса пропускания. Эти сети предполагается разворачивать в густонаселенных местах, где нагрузка на трафик может значительно меняться, что приводит к „заторам“ в сети. Массовое внедрение новых сервисов, требующих высокой пропускной способности, может привести к нехватке диапазона даже для систем 5G. Здесь только технология связи на миллиметровых волнах потенциально способна справиться со значительными нагрузками на трафик», — Анастасия Дараселия, аспирантка института прикладной математики и телекоммуникаций РУДН.

Математики РУДН предложили использовать технологию 5G NR вместе с диапазоном миллиметровых волн около 60 ГГц — технологией, известной как WiGig. Она позволяет передавать данные по беспроводной сети со скорость до 10 Гбит в секунду. Математики предположили, что WiGig поможет 5G сетям справиться с изменениями трафика в местах с большим числом пользователей. Чтобы это проверить, они создали математическую модель и рассчитали, как эти две технологии будут работать вместе.

Математики рассмотрели модель, в которой базовые станции WiGig (нелицензируемая полоса) расположены в одной области вместе с базовыми станциями NR (лицензируемая полоса). Пользователи сети делятся на две группы — одни используют только WiGig, другие — одновременно обе технологии. Пользователи перемещаются и периодически блокируют друг другу прямой доступ к базовой станции. Математики РУДН проанализировали модель и рассчитали оптимальные параметры сети, которые позволят сгладить колебания трафика и справиться с запросами пользователей. Например, так называемое конкурентное окно (промежуток времени, которое станция выжидает перед передачей) должно выбираться отдельно для каждой развернутой сети, а если сделать это невозможно, то рекомендуется использовать его более высокие значения.

«Мы построили математическую модель, которая может описывать возможные скорости передачи данных в сетях, которые одновременно работают как в лицензированном, так и в нелицензированном спектре. Наши численные результаты показали, что скорость, достигаемая такими устройствами, в первую очередь определяется начальным размером конкурентного окна, которое, в свою очередь, сильно зависит от параметров системы и окружающей среды», — Анастасия Дараселия, аспирантка института прикладной математики и телекоммуникаций РУДН.

Результаты опубликованы в журнале IEEE Transactions on Vehicular Technology