Современная цифровая эпоха требует новых решений для скорости, надежности и массового подключения устройств. Обеспечение потребностей мобильной связи шестого поколения (6G), совершенствование Wi-Fi и поддержка непрерывно растущей экосистемы интернета вещей сегодня становятся безусловным приоритетом для мировой телекоммуникационной отрасли. Российские инженеры и ученые вывели исследования на новый уровень благодаря разработке уникальных алгоритмов доступа к радиоканалу, которые открывают фантастические возможности для развития сетей будущего.
PD NOMA: шаг к сверхэффективной многопользовательской связи
Основой новых достижений становится технология Power-Division Non-Orthogonal Multiple Access (PD NOMA). Данный метод неортогонального распределения каналов отличается тем, что пользователи могут одновременно использовать один и тот же частотный ресурс, а разделение осуществляется за счет мощности сигнала. Такой подход ощутимо увеличивает спектральную эффективность и позволяет расширить пропускную способность систем связи.
Хотя эта технология пока не внедрена в сетях 5G, её потенциал для 6G не вызывает сомнений: растущая нагрузка, появление миллиардов устройств и новые форматы обслуживания требуют радикального повышения эффективности распределения ресурсов.
Уникальная комбинация: полярные коды и PD NOMA
Специалисты, работающие над темой следующего поколения мобильных сетей, смогли объединить PD NOMA с полярными кодами. Полярные коды — это современное решение для коррекции ошибок, позволяющее существенно повысить надежность передачи данных. Интеграция этих кодов с алгоритмами неортогонального доступа дала колоссальный эффект: удалось добиться роста скорости передачи информации на 15–20% в различных сценариях моделирования.
Благодаря использованию новых математических моделей реализовано тестирование алгоритмов, которое показало высокую стабильность работы даже при больших потоках данных и одновременной нагрузке от большого числа абонентов. Эти разработки уже сейчас открывают возможности для широкого применения не только в будущих сотовых сетях, но и в продвинутых Wi-Fi-решениях, а также в инфраструктуре интернета вещей и автономных устройствах.
Вдохновляющие перспективы для 6G, Wi-Fi и IoT
В ходе проекта, стартовавшего в 2024 году при поддержке Российского научного фонда, было создано несколько ключевых алгоритмов и полностью выстроена математическая модель их эффективного применения. Полученные результаты обещают революционизировать как мобильную связь 6G, так и будущие поколения домашних и корпоративных Wi-Fi сетей. Кроме того, улучшенные механизмы мощности и передачи данных крайне актуальны для развития систем управления беспилотниками, распространения сетей умных датчиков и построения экосистемы «умных городов».
Команда ученых планирует завершить исследование к 2025 году, готовя набор уникальных методик, позволяющих интегрировать полярные коды в системы PD NOMA и внедрять предложенные инновации как в программное обеспечение, так и в физическую инфраструктуру связи.
Сплоченное научное сотрудничество и поддержка индустрии
Параллельно с этим ведется энергичная работа над реализацией метода NGMA (Next Generation Multiple Access), который открывает принципиально новые горизонты в области подключения устройств. NGMA рассчитана на массовое подключение в условиях концентрации смартфонов, автономных датчиков, бытовых приборов и транспорта будущего, который станет основой умной инфраструктуры.
NGMA способна многократно увеличить количество одновременно подключаемых устройств без потерь в скорости передачи. Этот критерий является критически важным: по оценкам исследователей, такие методы позволят сетям работать без перегрузок даже в самых сложных условиях, когда к одному узлу подключается значительно больше пользователей, чем позволяют стандарты предыдущих поколений.
Все эти исследования ведутся при активном участии студентов, аспирантов, а также сотрудников кафедры телекоммуникационных систем, совместно с крупными индустриальными партнерами, включая компанию «НПФ Микран».
Интеллектуальные поверхности: новая эра управления сигналом
Яркой инновацией подобных проектов стало включение в коммуникационные системы интеллектуальных поверхностей – своеобразных «умных зеркал», способных динамически перенаправлять радиосигналы. Такая технология позволяет существенно усиливать желаемый сигнал и минимизировать помехи, оптимизируя качество связи в самых сложных средах, будь то плотно застроенные города или промышленные объекты с множеством препятствий для радиоволн.
По результатам практического моделирования, использование интеллектуальных поверхностей обеспечивает прирост скорости обмена информацией и устойчивости сети вплоть до 40%. Это открывает для операторов мобильной связи, производителей оборудования и городских служб множество новых сценариев внедрения собственных сервисов, позволяя более гибко контролировать параметры покрытия и надежности.
Значимость исследований и будущее развитие
Большая часть работы в рамках этих проектов велась на протяжении последних трех лет при активном участии российских научных фондов, вузов и промышленных предприятий. Завершение программ на 2025 год откроет путь к созданию прототипов оборудования для 6G и передовых Wi-Fi-систем нового поколения, а также к дальнейшему продвижению отечественных решений на международный рынок.
Представители исследовательских групп уже заявили о намерении продолжать углубленное изучение современных стандартов связи, испытание новых алгоритмов и расширение партнерства с российскими компаниями для ускорения внедрения инноваций на практике. Это позволит быстро повысить конкурентоспособность российской телекоммуникационной отрасли, создать экспортно-ориентированные продукты и предоставить миллионам пользователей доступ к надежному, скоростному и «умному» интернету.
Ожидается, что результаты таких научных инициатив позволят значительно расширить возможности цифровой среды, в которой каждый человек, устройство и сервис будут объединены в единую, гармоничную и быстро откликающуюся сеть связи.
Источник: naked-science.ru
