ההבטחה לרשתות 5G Internet of Things (IoT) דורשת מערכות תקשורת מדרגיות וחזקות יותר - כאלה המספקות קצב נתונים גבוה יותר באופן דרסטי וצריכת חשמל נמוכה יותר למכשיר.
מכשירי רדיו אחוריים - חיישנים פסיביים המשקפים ולא מקרינים אנרגיה - ידועים בזמינותם הנמוכה, המורכבות הנמוכה ונטולת הסוללה, מה שהופך אותם למאפשרים מפתח פוטנציאליים לעתיד זה, אם כי בדרך כלל הם כוללים קצב נתונים נמוך וביצועיהם חזקים. תלוי בסביבה שמסביב.
חוקרים במכון ג'ורג'יה של טכנולוגיה, Nokia Bell Labs ואוניברסיטת Heriot-Watt מצאו דרך בעלות נמוכה למכשירי רדיו לאחור לתמוך בתקשורת בתפוקה גבוהה ובהעברת נתונים במהירות 5Gb/sec תוך שימוש ביחידה אחת בלבד טרנזיסטור כשבעבר נדרש טרנזיסטורים יקרים ומרובים מוערמים.
החוקרים הראו כי מכשירים פסיביים אלה יכולים להעביר נתונים בצורה בטוחה וחזקה כמעט מכל סביבה, תוך שימוש בגישת אפנון ייחודית ברוחב הפס 5G 24/28 Gigahertz (GHz).
באופן מסורתי, תקשורת mmWave, המכונה הלהקה בתדירות גבוהה במיוחד, נחשבת "הקילומטר האחרון" עבור פס רחב, עם קישורים אלחוטיים נקודתיים ונקודת נקודה לנקודה. רצועת ספקטרום זו מציעה יתרונות רבים, כולל רוחב פס רחב זמין של GHz, המאפשר קצב תקשורת גדול מאוד ויכולת הטמעת מערכי אנטנות גדולים חשמלית המאפשרים יכולות של ביצוע קרניים לפי דרישה. עם זאת, מערכות mmWave כאלה תלויות ברכיבים ומערכות בעלות גבוהה.
המאבק על פשטות לעומת עלות
בדרך כלל, זה היה פשטות מול עלות. אתה יכול לעשות דברים פשוטים מאוד עם אחד טרנזיסטור או שאתה זקוק למספר טרנזיסטורים לקבלת תכונות מורכבות יותר, מה שהפך את המערכות הללו ליקרות מאוד. כעת שיפרנו את המורכבות והפכנו אותה לחזקה מאוד אך בעלות נמוכה מאוד, כך שאנו מקבלים את המיטב משני העולמות.
פריצת הדרך שלנו היא היכולת לתקשר על פני תדרי גל 5G/מילימטר (mmWave) ללא ממש משדר רדיו מלא mmWave - יש צורך רק בטרנזיסטור mmWave בודד יחד עם אלקטרוניקה בתדרים נמוכים בהרבה, כמו אלה שנמצאים בטלפונים סלולריים או וויי - פיי מכשירים. תדר פעולה נמוך יותר שומר על צריכת החשמל של האלקטרוניקה ועלות הסיליקון נמוכים. העבודה שלנו ניתנת להרחבה לכל סוג של אפנון דיגיטלי וניתנת ליישום על כל מכשיר קבוע או נייד.
החוקרים הם הראשונים שמשתמשים ברדיו פיזור אחורי לתקשורת mmWave עם קצב נתונים של ג'יגה ביט תוך צמצום המורכבות הקדמית לטרנזיסטור יחיד בתדר גבוה. פריצת הדרך שלהם כללה את האפנון, כמו גם הוספת אינטליגנציה נוספת לאות שמניע את המכשיר.
שמרנו על אותו חזית RF לצורך הגדלת קצב הנתונים מבלי להוסיף טרנזיסטורים נוספים למוונן שלנו, מה שהופך אותו למתקן מדרגי הוספת שההפגנה שלהם הראתה כיצד טרנזיסטור mmWave יחיד יכול לתמוך במגוון רחב של פורמטים של אפנון.
מפעילה שורה של חיישני IoT 'חכמים'
הטכנולוגיה פותחת שורה של יישומי IoT 5G, כולל קצירת אנרגיה, אשר חוקרי ג'ורג'יה טק הדגימו לאחרונה באמצעות עדשת רוטמן מיוחדת שאוספת אנרגיה אלקטרומגנטית 5G מכל הכיוונים.
Tentzeris אמר כי יישומים נוספים לטכנולוגיית ה- backscatter עשויים לכלול רשתות אזוריות אישיות מהירות "מחוספסות" עם חיישנים לבישים / מושתלים אפסיים לבקרת רמות חמצן או גלוקוז בפעולות הדם או הלב / EEG; חיישנים לבית חכם המפקחים על טמפרטורה, כימיקלים, גזים ולחות; ויישומים חקלאיים חכמים לאיתור כפור בגידולים, ניתוח חומרים מזינים בקרקע או אפילו מעקב אחר בעלי חיים.
החוקרים פיתחו הוכחה מוקדמת לקונספט של אפנון גיבוי אחורי זה, שזכה בפרס השלישי בפרס נוקיה בל מעבדות לשנת 2016. באותה תקופה, קימיוניס היה חוקר דוקטורט של ג'ורג'יה טק ECE שעבד עם טנטריז במעבדת ATHENA, המקדמת טכנולוגיות חדישות ליישומים אלקטרומגנטיים, אלחוטיים, RF, גל מילימטרים ותת-טרהרץ.
מאפשר מפתח בעלות נמוכה: ייצור תוספות
מבחינת קימיוניס, פריצת הדרך של טכנולוגיית הגב המשקפת משקפת את מטרתו "לדמוקרטיזציה של תקשורת".
"במהלך הקריירה שלי חיפשתי דרכים להפוך את כל סוגי התקשורת לחסכוניים וחסכוניים יותר באנרגיה. כעת, מכיוון שכל הקצה הקדמי של הפתרון שלנו נוצר במורכבות כה נמוכה, הוא תואם לאלקטרוניקה מודפסת. אנחנו ממש יכולים להדפיס מערך אנטנות mmWave שיכול לתמוך במשדר בעל הספק נמוך, מורכבות נמוכה ובעלות נמוכה. "
Tentzeris רואה הדפסה במחיר סביר כמכריעה בכדי להפוך את שוק הטכנולוגיה המפוזרת האחורית לקיימת. ג'ורג'יה טק היא חלוצה בהדפסת דיו על כל חומר (נייר, פלסטיק, זכוכית, מצעים גמישים / אורגניים) והייתה אחד ממכוני המחקר הראשונים שהשתמשו בהדפסת תלת מימד בטווחי תדרים עד מילימטר עוד בשנת 3.