5G Nesnelerin İnterneti (IoT) ağlarının vaadi, çok daha yüksek veri hızları ve cihaz başına daha düşük güç tüketimi sağlayan, daha ölçeklenebilir ve sağlam iletişim sistemleri gerektirir.
Geri saçılımlı radyolar (enerjiyi yaymak yerine yansıtan pasif sensörler) düşük maliyetli, düşük karmaşıklık ve pilsiz çalışmalarıyla bilinir; bu da onları, tipik olarak düşük veri hızlarına ve güçlü performanslarına sahip olmalarına rağmen, geleceğin potansiyel anahtar sağlayıcısı haline getirir. çevredeki ortama bağlıdır.
Georgia Enstitüsü'ndeki araştırmacılar Teknoloji, Nokia Bell Laboratuvarları ve Heriot-Watt Üniversitesi, geri saçılımlı radyoların yalnızca tek bir kablo kullanarak yüksek verimli iletişimi ve 5G hızlı Gb/sn veri aktarımını desteklemesi için düşük maliyetli bir yol buldu. Transistor daha önce pahalı ve çok sayıda yığılmış transistör gerektiriyordu.
5G 24/28 Gigahertz (GHz) bant genişliğinde benzersiz bir modülasyon yaklaşımı kullanan araştırmacılar, bu pasif cihazların hemen hemen her ortamdan güvenli ve sağlam bir şekilde veri aktarabildiğini gösterdi.
Geleneksel olarak, son derece yüksek frekans bandı olarak adlandırılan mmWave iletişimleri, yönlendirici noktadan noktaya ve noktadan çok noktaya kablosuz bağlantılarla geniş bant için "son kilometre" olarak kabul edilir. Bu spektrum bandı, çok büyük iletişim hızlarına olanak tanıyan geniş mevcut GHz bant genişliği ve isteğe bağlı hüzme oluşturma yeteneklerini mümkün kılan elektriksel olarak büyük anten dizilerini uygulama yeteneği dahil olmak üzere birçok avantaj sunar. Ancak bu tür mmWave sistemleri yüksek maliyetli bileşenlere ve sistemlere bağlıdır.
Maliyete Karşı Sadelik Mücadelesi
Genellikle maliyete karşı basitlik ön plandaydı. Çok basit şeyleri tek bir cihazla da yapabilirsiniz. Transistor veya daha karmaşık özellikler için birden fazla transistöre ihtiyacınız var, bu da bu sistemleri çok pahalı hale getirdi. Şimdi karmaşıklığı artırdık, onu çok güçlü ama çok düşük maliyetli hale getirdik, böylece her iki dünyanın da en iyisini elde ediyoruz.
Buluşumuz, aslında tam bir mmWave radyo vericisine sahip olmadan 5G/milimetre dalga (mmWave) frekansları üzerinden iletişim kurabilmektir; cep telefonlarında veya cep telefonlarında bulunanlar gibi çok daha düşük frekanslı elektronikler için yalnızca tek bir mmWave transistörüne ihtiyaç vardır. Kablosuz internet cihazlar. Daha düşük çalışma frekansı, elektronik aksamın güç tüketimini ve silikon maliyetini düşük tutar. Çalışmalarımız her türlü dijital modülasyon için ölçeklenebilir ve herhangi bir sabit veya mobil cihaza uygulanabilir.
Araştırmacılar, ön uç karmaşıklığını tek bir yüksek frekanslı transistöre indirirken, gigabit veri hızı mmWave iletişimleri için geri saçılımlı radyo kullanan ilk kişilerdir. Buluşları arasında modülasyonun yanı sıra cihazı çalıştıran sinyale daha fazla zeka eklenmesi de vardı.
Modülatörümüze daha fazla transistör eklemeden veri hızını artırmak için aynı RF ön ucunu koruduk, bu da modülatörümüzü ölçeklenebilir bir iletişimci haline getiriyor ve gösterilerinin tek bir mmWave transistörünün çok çeşitli modülasyon formatlarını nasıl destekleyebileceğini gösterdiğini ekliyor.
Bir dizi "Akıllı" IoT Sensörüne Güç Verme
Teknoloji, Georgia Tech araştırmacılarının yakın zamanda her yönden 5G elektromanyetik enerji toplayan özel bir Rotman lens kullanarak gösterdikleri, enerji hasadı da dahil olmak üzere bir dizi IoT 5G uygulamasını açıyor.
Tentzeris, geri saçılım teknolojisine yönelik ek uygulamaların, kandaki veya kardiyak/EEG işlevlerindeki oksijen veya glikoz seviyelerini izlemek için sıfır güçte giyilebilir/yerleştirilebilir sensörlere sahip "sağlam" yüksek hızlı kişisel alan ağlarını içerebileceğini söyledi; sıcaklığı, kimyasalları, gazları ve nemi izleyen akıllı ev sensörleri; ve ekinlerdeki donu tespit etmek, toprak besinlerini analiz etmek ve hatta çiftlik hayvanlarını izlemek için akıllı tarım uygulamaları.
Araştırmacılar, 2016 Nokia Bell Labs Ödülü'nde üçüncülük ödülünü kazanan bu geri saçılım modülasyonunun konseptine dair erken bir kanıt geliştirdiler. O zamanlar Kimionis, elektromanyetik, kablosuz, RF, milimetre dalga ve terahertz altı uygulamalar için yeni teknolojiler geliştiren ATHENA laboratuvarında Tentzeris ile birlikte çalışan bir Georgia Tech ECE doktora araştırmacısıydı.
Düşük Maliyetin Temel Sağlayıcısı: Katmanlı İmalat
Kimionis için, geri saçılım teknolojisindeki atılım, onun “iletişimi demokratikleştirme” hedefini yansıtıyor.
“Kariyerim boyunca her türlü iletişimi daha uygun maliyetli ve enerji açısından daha verimli hale getirmenin yollarını aradım. Artık çözümümüzün tüm ön ucu bu kadar düşük karmaşıklıkta oluşturulduğu için basılı elektroniklerle uyumludur. Kelimenin tam anlamıyla, düşük güçlü, düşük karmaşıklıklı ve düşük maliyetli bir vericiyi destekleyebilecek bir mmWave anten dizisi basabiliyoruz."
Tentzeris, geri yansıma teknolojisi pazarını uygulanabilir kılmak için uygun fiyatlı baskının çok önemli olduğunu düşünüyor. Georgia Tech, hemen hemen her malzeme (kağıt, plastik, cam, esnek/organik yüzeyler) üzerine inkjet baskıda öncüdür ve 3 yılında milimetre frekans aralıklarına kadar 2002D baskıyı kullanan ilk araştırma enstitülerinden biriydi.