We horen het al jaren:5G komt eraan.

En toch, terwijl 5G-internet met hoge snelheid inderdaad langzaam wordt uitgerold in een paar landen over de hele wereld, er zijn nog veel barrières die brede acceptatie hebben verhinderd.

Een probleem is dat we geen hogere internetsnelheden kunnen krijgen zonder efficiëntere manieren om draadloze signalen te leveren. De algemene trend was om simpelweg antennes toe te voegen aan de zender (d.w.z. wifi-toegangspunten en zendmasten) of de ontvanger (zoals een telefoon of laptop). Maar dat is moeilijk geworden omdat bedrijven steeds kleinere apparaten produceren, inclusief een nieuwe golf van "internet of things"-systemen.

Onderzoekers van MIT's Computer Science and Artificial Intelligence Laboratory (CSAIL) hebben onlangs naar het probleem gekeken en zich afgevraagd of mensen het al die tijd helemaal omgekeerd hebben gehad. In plaats van zich te concentreren op de zenders en ontvangers, wat als we het signaal zouden kunnen versterken door antennes toe te voegen aan een extern oppervlak in de omgeving zelf?

Dat is het idee achter het nieuwe systeem RFocus van het CSAIL-team, een softwaregestuurd "slim oppervlak" dat meer dan 3, 000 antennes om de sterkte van het signaal bij de ontvanger te maximaliseren. Tests toonden aan dat RFocus de gemiddelde signaalsterkte met een factor van bijna 10 kon verbeteren. het platform is ook zeer kosteneffectief, waarbij elke antenne slechts een paar cent kost. De antennes zijn goedkoop omdat ze het signaal helemaal niet verwerken; ze bepalen alleen hoe het wordt weerspiegeld. Hoofdauteur Venkat Arun zegt dat het project vertegenwoordigt wat is, voor zover het team weet, het grootste aantal antennes dat ooit is gebruikt voor een enkele communicatieverbinding.

Hoewel het systeem zou kunnen dienen als een andere vorm van wifi-bereikvergroter, de onderzoekers zeggen dat het meest waardevolle gebruik ervan zou kunnen zijn in de op het netwerk aangesloten huizen en fabrieken van de toekomst.

Bijvoorbeeld, stel je een magazijn voor met honderden sensoren voor het bewaken van machines en inventaris. MIT-professor Hari Balakrishnan zegt dat systemen voor dat type weegschaal normaal gesproken onbetaalbaar en/of energie-intensief zouden zijn, maar het zou mogelijk kunnen zijn met een onderling verbonden systeem met laag vermogen dat een benadering als RFocus gebruikt.

"Het belangrijkste doel hier was om te onderzoeken of we elementen in de omgeving kunnen gebruiken en ze kunnen rangschikken om het signaal te sturen op een manier die we daadwerkelijk kunnen beheersen, " zegt Balakrishnan, senior auteur van een nieuw artikel over RFocus dat volgende maand zal worden gepresenteerd op het USENIX Symposium on Networked Systems Design and Implementation (NSDI) in Santa Clara, Californië. "Als je draadloze apparaten wilt hebben die op het laagst mogelijke vermogen zenden, maar geef je een goed signaal, dit lijkt een zeer veelbelovende manier om het te doen."

RFocus is een tweedimensionaal oppervlak dat bestaat uit duizenden antennes die elk het signaal kunnen doorlaten of het kunnen weerkaatsen. De toestand van de elementen wordt bepaald door een softwarecontroller die het team heeft ontwikkeld met als doel de signaalsterkte bij een ontvanger te maximaliseren.

"De grootste uitdaging was om te bepalen hoe de antennes moesten worden geconfigureerd om de signaalsterkte te maximaliseren zonder extra sensoren te gebruiken. aangezien de signalen die we meten erg zwak zijn, " zegt promovendus Venkat Arun, hoofdauteur van het nieuwe artikel naast Balakrishnan. "We kwamen uit op een techniek die verrassend robuust is."

De onderzoekers zijn niet de eersten die de mogelijkheid onderzoeken om de internetsnelheid te verbeteren met behulp van de externe omgeving. Een team van Princeton University onder leiding van professor Kyle Jamieson stelde een soortgelijk schema voor voor de specifieke situatie van mensen die computers aan weerszijden van een muur gebruiken. Balakrishnan zegt dat het doel van RFocus was om een ​​nog goedkopere aanpak te ontwikkelen die in een breder scala aan scenario's kan worden gebruikt.

"Slimme oppervlakken geven ons letterlijk duizenden antennes om mee te spelen, " zegt Jamieson, die niet betrokken was bij het RFocus-project. "De beste manier om al deze antennes te besturen, en navigeren door de enorme zoekruimte die ontstaat als je je alle mogelijke antenneconfiguraties voorstelt, zijn slechts twee echt uitdagende open problemen."

Dit verhaal is opnieuw gepubliceerd met dank aan MIT News (web.mit.edu/newsoffice/), een populaire site met nieuws over MIT-onderzoek, innovatie en onderwijs.