«Из-за популярности кабельного, спутникового и Интернет-телевидения, УВЧ-спектр является одной из наиболее малоиспользуемых частей беспроводного спектра в Соединенных Штатах, — сказал ведущий исследователь Эдвард Найтли. «Это горькая ирония, потому что ожидается, что в ближайшие пять лет спрос на услуги мобильной передачи данных вырастет в десять раз, а диапазон УВЧ идеально подходит для беспроводной передачи данных».Найтли, профессор и заведующий кафедрой электротехники и вычислительной техники и директор Rice Wireless Network Group, сказал, что спектр УВЧ, который колеблется от 400 до 700 мегагерц, часто называют «пляжным свойством» беспроводного спектра. В отличие от более высокочастотных сигналов, используемых для существующих точек доступа Wi-Fi, сигналы УВЧ передаются на многие мили и не блокируются стенами или деревьями.
Из-за этих преимуществ беспроводные точки доступа для передачи данных, использующие УВЧ, часто называют «супер-Wi-Fi».В США телевещательным компаниям предоставлен преференциальный доступ к диапазону УВЧ более 50 лет.
Если ни одна телевещательная компания не претендовала на канал УВЧ, Федеральная комиссия по связи разрешает вторичным пользователям передавать данные по беспроводному каналу по этому каналу при условии, что передачи не мешают телевещанию в любой части диапазона УВЧ. Правила, регулирующие этот вторичный доступ, часто называют правилами «пустого ТВ-пространства» в связи с отраслевым термином, обозначающим используемые или пустые части ТВ-спектра.«К сожалению, в наиболее густонаселенных районах страны, где потребность в дополнительных услугах беспроводной передачи данных является наибольшей, количество доступного белого пространства чрезвычайно ограничено», — сказал Найтли. «В наших последних тестах в Хьюстоне один канал открыт в некоторых частях города, а в других — нет. Это довольно типично для большой городской территории США».
Хотя большая часть диапазона УВЧ уже занята в городах США, он в значительной степени недостаточно используется. Согласно отчету рейтинговой телекомпании Nielsen за 2014 год, менее 10% семей в США полагаются на эфирное вещание для телепрограмм.Чтобы продемонстрировать, что поставщики беспроводных услуг могут использовать спектр УВЧ, не создавая помех для телевещательных компаний, аспирантка Knightly and Rice Сюй Чжан разработала технологию под названием «Wi-Fi в активных телеканалах» или WATCH и получила одобрение FCC для ее тестирования. в кампусе Райс в 2014 году.
WATCH не требует согласования с устаревшими телевизионными передатчиками или внесения в них изменений. Вместо этого телевизионные сигналы передаются в обычном режиме, и система WATCH активно отслеживает, когда соседний телевизор настроен на канал, чтобы избежать помех приему. Технология, позволяющая это сделать, состоит из двух частей.
Один аспект WATCH контролирует телевизионные трансляции на канале и использует сложные методы подавления сигнала для вставки беспроводных передач данных в тот же канал; По словам Найтли, это избавляет телевизионные передачи от помех для передачи сигналов данных Super Wi-Fi пользователям компьютеров.Другой аспект WATCH предназначен для обеспечения того, чтобы передача данных не мешала телевизионному приему; Эта часть технологии потребует, чтобы телевизоры сообщали, когда они настраиваются на канал УВЧ, сказал Найтли. На практике это можно сделать с помощью пультов дистанционного управления Smart TV или телевизоров нового поколения.
Во время испытаний в Райсе Чжан сконструировал приложение «умного пульта», которое сообщало, когда тестовый телевизор в лаборатории был настроен на канал УВЧ. Когда это произошло, система WATCH автоматически переключила передачу данных на другую часть спектра УВЧ, которая не использовалась.
«Наши тесты показали, что WATCH может предоставить как минимум в шесть раз больше беспроводных данных по сравнению с ситуациями, когда мы были ограничены только традиционно доступным спектром белого пространства», — сказал Найтли. По словам Найтли, при использовании WATCH настройка на UHF-телепередачу на тестовом телевизоре заняла на долю секунды больше, чем обычно. По его словам, хотя прирост можно было измерить — оно составило менее 5 процентов — это было почти незаметно для человека, переключающего каналы.
Отчет Чжана и Найтли об исследовании, озаглавленном «СМОТРЕТЬ: Wi-Fi на активных телеканалах», получил награду за лучшую работу в прошлом месяце на конференции MobiHoc 2015 Ассоциации вычислительной техники в Ханчжоу, Китай. Найтли сказал, что такие технологии, как WATCH, будут приобретать все большее значение по мере роста спроса на услуги беспроводной передачи данных и уменьшения количества телезрителей, транслирующих вещание.Например, в отчете Cisco за 2014 год было обнаружено, что почти полмиллиарда мобильных устройств с подключениями для передачи данных было добавлено к глобальному предложению в течение предыдущего года, в результате чего общее количество в мире достигло 7,4 миллиарда — немного больше, чем количество людей на Земле. по данным бюро переписи населения США.
Из 7,4 миллиарда устройств, подключенных к данным, Cisco обнаружила, что более четверти составляют смартфоны, которые, по оценкам, используют в 22 раза больше данных, чем неумные устройства.«Разрешение неэффективного использования диапазона УВЧ не имеет смысла сегодня и будет иметь еще меньше смысла в будущем», — сказал Найтли. «В Соединенных Штатах уже больше людей, которым требуются услуги мобильной передачи данных, чем людей, использующих только вещательное телевидение. Показав, что эти два сообщества могут сосуществовать, мы надеемся стимулировать инновации и общественные дебаты о том, как этот ценный ресурс может быть использовал."