Кусочек кремния длиною около 7 см способен в ближайшие несколько лет сделать реальным коммерческое применение мобильных сетей 5G.

Исследователи из IBM Research и Ericsson разработали компактный антенный массив, который увеличивает дальность действия высокочастотных радиосигналов мобильных устройств. Благодаря использованию кремния модуль становится тонким и энергоэффективным, что повышает уровень его жизнеспособности с коммерческой точки зрения.

Телекоммуникационные операторы рассчитывают, что сети 5G позволят пересылать данные в сотовых сетях на гигабитных скоростях, то есть намного быстрее, чем это делают сегодняшние сервисы LTE. У новых технологий есть и другие преимущества, способствующие уменьшению уровня энергопотребления, сокращению задержек и обслуживанию большего числа устройств за одно и то же время.

Но для того чтобы перейти к строительству таких сетей, операторам понадобится относительно недорогое оборудование, которое позволило бы им получать прибыль. По словам представителей IBM и Ericsson, анонсированный комплект из 64 антенн становится началом долгого пути сетей 5G к коммерческой реальности.

В рамках двухлетнего совместного проекта исследователи разработали интегральную схему, выполняющую функции ключевых компонентов антенного модуля (в частности, усилителей мощности). Затем четыре таких схемы были объединены с 64 твердотельными кремниевыми антеннами в едином корпусе, стороны которого имеют в длину 7 см.

«Размеры модуля продиктованы законами физики, поскольку антенны просто не могут быть меньше, — указал менеджер Ericsson по продуктам 5G Хокан Андерссон. — Но размещение других компонентов в интегральной схеме позволило сделать модуль более тонким, холодным и эффективным».

Подобные антенные комплекты будут размещаться в небольших базовых станциях сотовой связи, работающих на частоте 28 ГГц — в миллиметровом диапазоне, использование которого и сделало появление сетей 5G возможным. Применение миллиметрового диапазона не везде имеет смысл, но внутри зданий и в условиях тесной городской застройки вполне оправданно.

В IBM и Ericsson считают представленный массив из 64 антенн шагом к «коммерческой реальности» сетей 5G

Источник: IBM

Дальность действия высокочастотных сигналов невелика, но новые технологии, разрабатываемые в том числе и специалистами IBM и Ericsson, позволяют фокусировать эти сигналы в лучи и направлять их на пользовательские устройства. Утверждается, что это наиболее точная система такого рода. Антенный массив IBM и Ericsson способен изменять направление сигнала всего за 200 микросекунд или даже быстрее, использует двойную поляризацию и рассылает сигнал одновременно в двух направлениях, охватывая тем самым больше устройств. При этом в системе нет движущихся частей. Фаза каждой антенны сдвигается электронным образом, меняя направление сигнала.

До сих пор в сотовых сетях никогда не использовались частоты выше 6 ГГц. Некоторые частотные диапазоны (24–27, 38, 70 и 28 ГГц) обеспечивают более широкую полосу пропускания по сравнению с сегодняшней низкочастотной полосой. А значит, высокоскоростное обслуживание охватит больше устройств. Принципы, использованные при разработке новых интегральных схем, могут быть применимы и к другим частотам миллиметрового диапазона.

Ожидается, что комплекты, работающие на частоте 28 ГГц, будут использоваться в базовых станциях, вводимых в пробную эксплуатацию в этом году. Крупномасштабное же строительство коммерческих сетей 5G начнется не ранее 2020 года.

Купить номер с этой статьей в PDF