Команда ученых кафедры радиоприемных и радиопередающих устройств НГТУ НЭТИ показала компактную направленную Wi-Fi-антенну. Простое устройство имеет высокие технические характеристики передачи сигнала и обходит иностранных конкурентов.

Онлайн-спасение

19 ноября 2016 года 20-летний японский студент отправился на рыбалку. Это любимое хобби у многих жителей прибрежного города Осака. Перед этим юноше пришлось зайти в специализированный магазин, чтобы купить новую удочку. Она принесла рыбаку удачу – он поймал большую красивую рыбу, покрытую синими узорами.

Подробности событий того дня студент с ником «Наратига» постил вместе с фотографиями в Твиттере. Последний твит он подписал так: «Поймал огромную рыбу с парусами!! Теперь я собираюсь съесть ее с соевым соусом!!!».

На сообщение сразу начали реагировать другие пользователи соцсети. Они наперебой предупреждали японца, что тот поймал расписного единорога, которого нельзя употреблять в пищу. Дело в том, что внутренности этого вида рыб обычно содержат опасный сигуатоксин, который накапливается в кишечнике от поедания водорослей и морских растений. Яд в 70 раз опаснее, чем у иглобрюхих, например, печально известной рыбы-фугу. Попадание его в организм вызывает заболевание сигуатеру, которое может привести к смерти, если вовремя не оказать правильную помощь.

Твит с фотографией пойманой рыбы получил тысячи откликов. Но пользователь «Наратига» больше не появлялся в сети и не постил новых сообщений. В «Твиттере» всерьез забеспокоились о здоровье японца.

Только спустя четыре часа парень вернулся в соцсеть и сказал, что с ним все нормально. Оказалось, что он выпустил расписного единорога сразу после того, как получил предупреждение в ответ. После этого его телефон разрядился, и студент просто не мог быть онлайн. Позже он прокомментировал событие, что мгновенно бы умер, если бы его не спас телефон с Твиттером.

Смартфон как часть человека

Соцсети часто обвиняют в распространении фейков и непроверенных слухов. Но, в первую очередь, они остаются инструментом для объединения людей из разных уголков мира. Случается, что смартфоны и доступ в интернет спасают людям жизни, как это произошло с японским студентом.

Первый массовый мобильный телефон Nokia 1011 появился в продаже всего лишь 30 лет назад – в ноябре 1992 года. Уже в марте 1996 года финская компания выпустила первый в мире смартфон – Nokia 9000 Communicator. Он имел полноценную QWERTY-клавиатуру и возможность просматривать интернет-страницы в браузере.

К сегодняшнему дню смартфоны проделали огромный путь и стали обязательным элементом в жизни любого человека. По статистике, в 2005 году интернетом по всему миру пользовались лишь 16% жителей, а в 2021 году эта цифра выросла до 59,5% населения планеты. Дети и подростки уже не могут представить себе жизнь без гаджетов и соцсетей.

Многим жителям больших городов сложно оторваться от интернета даже на пару часов, а разряженная батарея на смартфоне становится настоящей трагедией. Современные люди практически живут в соцсетях: кто-то работает удаленно и общается с коллегами в чатах и по видеосвязи, инфлюенсеры и блоггеры даже научились зарабатывать на этом деньги.

Когда слишком много людей

Развитие телекоммуникационных технологий привело к тому, что скорость мобильного интернета за два десятка лет выросла в сотни раз. На рубеже XXI века появилась служба передачи данных GPRS, которая передавала данные со средней скоростью 9,6 Кбит/с. На смену ей пришла технология EDGE или 2G. Новый метод позволил передавать информацию с максимальной скоростью 220 Кбит/с.

Третье поколение стандартов связи вывело пользование интернетом на принципиально новый уровень. Именно смартфоны с 3G сделали массовым мобильный интернет. Постепенно скорость передачи информации выросла с 384 Кбит/с на стандарте UMTS до 7,2 Мбит/с на стандарте HSDPA. Современная связь 4G на LTE-сетях позволяет развивать скорость обмена информацией до 1 Гбит/с. Например, исследования показали, что средняя скорость мобильного интернета в России в 2021 году составила 21,7 Мб/с.

Пятое поколение телекоммуникационных технологий, или 5G, должно увеличить скорость передачи данных еще на порядок вверх. Важное отличие нового стандарта, которое все ждут – более высокая доступность мобильной связи сразу для большого количества абонентов. Но пока что 5G-сети существуют только в пилотных проектах, и повседневно использовать их не получится.

Поэтому проблема одновременного доступа в интернет для большого количества людей остается. Особенно сильно страдает качество связи в местах массового скопления людей, например, на стадионах, концертах или в торговых центрах. Когда 10 тысяч человек одновременно пытаются поделиться фотографией в соцсетях, пропускная способность сети резко падает, к успеху приходят лишь единицы.

Даже установка дополнительных портативных антенн не справляется с проблемой, так как плотность людей здесь в сотни раз выше, чем в домах или офисах. А помехи от нескольких соседних станций снижают качество и без того слабой сети. Поэтому посетители фестивалей и крупных спортивных соревнований давно смирились с отсутствием на площадках мобильного интернета. И это очень плохо.

Новые стандарты передачи данных

Качественный Wi-Fi необходим на массовых мероприятиях с большим количеством посетителей. На это есть много причин. Общая безопасная сеть защищает людей от использования неопознанных публичных сетей, за которыми могут скрываться мошенники, отслеживающие трафик. Отчаяние подталкивает человека найти хоть какой-то источник связи, он забывает о правилах безопасности и подключается к открытым Wi-Fi-сетям.

Есть еще одно важное преимущество официального беспроводного интернета. Стабильная защищенная связь позволяет организаторам использовать бесконтактные платежи по банковским картам. Это значительно ускоряет работу точек обслуживания посетителей.

Профессиональное Wi-Fi-оборудование с хорошим покрытием способно обеспечить быстрый интернет. Это дает широкие рекламные возможности с привлечением блоггеров, которые привлекают к событию внимание широкой аудитории. А посетители могут свободно пользоваться соцсетями.

И все же на массовых мероприятиях случается так, что организаторы не могут наладить работу Wi-Fi из-за высокой и неравномерной нагрузки. На помощь людям пришли инженеры Новосибирского государственного технического университета, которые создали компактную направленную Wi-Fi-антенну. Она может раздавать стабильный интернет-сигнал в местах массового скопления людей.

Направленная антенна распространяет сигнал только в одну сторону в узком луче, обычно в пределах 15°. Для покрытия большого пространства используют большое количество одинаковых устройств, которые равномерно делят всю зону и не создают помехи в работе друг друга. Также можно установить несколько источников сигнала на каждый сектор, но разделить их по разным частотным каналам. Так частоты не будут перекрывать друг друга и создавать помехи. При этом большое количество людей сможет пользоваться интернетом в зоне действия одного луча.

Маленькая и мощная

По словам Максима Степанова, заведующего кафедрой радиоприемных и радиопередающих устройств НГТУ НЭТИ, отличие разработки от существующих импортных аналогов заключается в высокой направленности, которая сочетается с компактностью устройства. Команда ученых добилась высоких технических характеристик передачи сигнала у Wi-Fi-антенны, которые по некоторым параметрам превосходят зарубежные разработки.

Решение инженеров НГТУ НЭТИ работает по современным стандартам в двух частотных диапазонах – 2,4 ГГц и 5 ГГц. Это позволяет обеспечить высокую дальность и качество сигнала, на которое меньше влияют возможные помехи, такие как стены или деревья.

Еще антенна имеет встроенную технологию MIMO 4x4 для каждого диапазона. Такая особенность позволяет поднять скорость передачи данных за счет поляризованного сигнала. Прибор четыре раза подряд излучает поток информации с небольшим фазовым сдвигом, чтобы на устройство пришел более четкий сигнал с минимумом помех. В итоге, в компактном корпусе Wi-Fi-антенны помещается девять антенных решеток – по четыре на каждый диапазон частот, плюс одна сервисная антенна. Простая конструкция собирается в едином технологическом цикле, без дополнительных элементов.

Такое сочетание характеристик делает разработку от инженеров НГТУ НЭТИ очень востребованной на рынке. Возможно, уже в ближайшее время в местах массового скопления людей заметно вырастут качество сигнала и скорость интернета. Людям станет проще делиться в соцсетях своими эмоциями от концерта или футбольного матча. Вполне вероятно, что новая Wi-Fi-антенна станет образцом для поколения более мощных устройств передачи данных, которые увеличат покрытие связью сразу на большой территории. Это в дальнейшем может спасти кому-то жизнь.