به نقل از آی‌ای، در حالی که شبکه‌های 5G به انرژی بیشتری نسبت به نسل‌های قبلی نیاز دارند و هر ایستگاه پایه به اندازه 73 خانوار ایالات متحده انرژی مصرف می‌کند، یک شبکه که انرژی بسیار کمتری مصرف کند، می‌تواند راه‌حلی مقرون‌به‌صرفه و سودآور برای همه باشد.

محققان دانشگاه نوتردام با دریافت بودجه از ارتش ایالات متحده تلاش می‌کنند تا راه حلی با مصرف انرژی بسیار کمتر ارائه دهند، زیرا رونمایی از فناوری 5G با هزینه‌های گزاف انرژی همراه بوده است.

آنتن کم مصرف جدید

محققان فاش کردند که این آنتن کم مصرف جدید نوعی آنتن عدسی با شاخص گرادیان موج میلی‌متری(GRIN) است. اگرچه عدسی‌ها یا لنزهای GRIN بیش از یک قرن است که وجود دارند، اما ایده توسعه یک آنتن لنز GRIN برای شبکه‌های 5G زمانی برای اکثر محققان در زمینه فناوری بی‌سیم، دور از ذهن به نظر می‌رسید.

جاناتان چیسوم(Jonathan Chisum)، دانشیار دپارتمان مهندسی برق دانشگاه نوتردام می‌گوید: در حال حاضر، بخش بزرگی از هزینه راه‌اندازی یک شبکه سلولی برای برق است. اگر به یک برج سلولی نگاه کنید، می‌توانید دلیل آن را ببینید، چرا که از یک آنتن متفاوت برای هر باند استفاده می‌کند و اینها به تراشه‌های فعال وابسته هستند.

وی افزود: ایده اولیه ما ساده بود؛ چه می‌شد اگر بتوانیم قابلیت‌های مشابهی را فقط در یک آنتن پهن‌باند با اجازه دادن به فیزیک مواد که معمولاً توسط بسیاری از تراشه‌های تشنه انرژی انجام می‌شود، طراحی کنیم.

هدایت پرتوی پهن‌باند

چیسوم و آزمایشگاه او در طول هشت سال گذشته اکتشافات پیشگامانه‌ای در علم بنیادی هدایت پرتوهای پهن‌باند انجام داده‌اند. طبق بیانیه مطبوعاتی دانشگاه نوتردام، این یافته‌ها به چیسوم و تیمش اجازه داد یک آنتن بسازند که می‌تواند روی تمام باندهای فرکانسی برای 5G کار کند، شاهکاری که زمانی غیرممکن به نظر می‌رسید.

محققان تاکید کردند که پهنای باند و قابلیت‌های کم مصرف این آنتن، آن را به ویژه برای ارتش ایالات متحده مفید می‌کند.

ارتش آمریکا می‌خواهد شبکه‌های 5G‌ را در سرتاسر جهان در اختیار داشته باشد، چرا که شبکه‌های 5G در فرکانس‌های مختلف در سراسر جهان کار می‌کنند.

چیسوم می‌گوید: راه حل پهن‌باند مانند ما یک قابلیت ضروری است و از آنجایی که انرژی بسیار کمی مصرف می‌کند و نسبتاً کوچک و سبک است، می‌توان آن را در یک سکوی سیار ادغام کرد.

راه حل 5G سیار

این فناوری می‌تواند پس از اجرا، راه حل «5G سیار» را با کارایی، ایمنی و تطبیق‌پذیری بهبود یافته در دسترس قرار دهد.

با این حال، توسعه این فناوری جدید اولین گام در ادغام آن در شبکه‌های تلفن همراه برای استفاده غیرنظامی است.

محققان در آزمایشگاه چیسوم، مدل‌های دیجیتال این آنتن لنزی را با استفاده از نرم‌افزار طراحی به کمک رایانه ایجاد و اصلاح می‌کنند.

آزمایشگاه چیسوم برای انتقال این فناوری از آزمایشگاه به دنیای واقعی، تیمی از شرکای صنعتی تشکیل داده است. این تیم شامل چندین فروشنده پیشرو با تخصص در شبکه‌های بی‌سیم، آنتن‌ها و تولید مواد افزودنی است.

ساخت نمونه اولیه به صورت لایه به لایه از طریق یک فرآیند دقیق و 100 ساعته

محققان همچنین یک نمونه اولیه آنتن را به نمایش گذاشتند که لایه به لایه ساخته شده بود و طی یک فرآیند دقیق و 100 ساعته ساخته شده بود. هر آنتن از یک ماده دی‌الکتریک چاپ سه بعدی شده با الگوی تکرار شونده سلول‌های ژیروید استفاده می‌کند.

به گفته محققان این پروژه، این پروژه نه تنها یک گام مهم در پیشبرد قابلیت‌های بی‌سیم در امریکاست، بلکه نقطه عطفی در تجاری‌سازی و توسعه سیستم‌های آنتن پهن‌باند است.