L’avenir de l’infrastructure 5G+ pourrait être construit tuile par tuile

L'avenir de l'infrastructure 5G+ pourrait être construit tuile par tuile

Deux matrices de tuiles de preuve de concept fabriquées sont présentées aux côtés de deux matrices de tuiles imprimées à jet d’encre, que l’équipe présentera lors du prochain Symposium international sur les micro-ondes en juin. Crédit : Georgia Tech

La 5G+ (5G/Au-delà de la 5G) est le segment à la croissance la plus rapide et la seule opportunité significative de croissance des investissements sur le marché des infrastructures de réseau sans fil, selon les dernières prévisions de Gartner, Inc. Mais actuellement, les technologies 5G+ reposent sur de grands réseaux d’antennes qui sont généralement volumineux et ne sont disponibles que dans des tailles très limitées, ce qui les rend difficiles à transporter et coûteux à personnaliser.

Des chercheurs du College of Engineering de Georgia Tech ont développé une solution nouvelle et flexible pour résoudre le problème. Leur approche basée sur des tuiles fabriquées de manière additive peut construire à la demande des réseaux massivement évolutifs de skins intelligents compatibles 5G+ (5G/Beyond 5G) avec le potentiel d’activer l’intelligence sur presque toutes les surfaces ou tous les objets. L’étude, récemment publiée dans Rapports scientifiquesdécrit l’approche, qui est non seulement beaucoup plus facile à mettre à l’échelle et à personnaliser que les pratiques actuelles, mais qui ne présente aucune dégradation des performances en cas de flexibilité ou de mise à l’échelle sur un très grand nombre de tuiles.

“En règle générale, de nombreux systèmes de réseau sans fil plus petits fonctionnent ensemble, mais ils ne sont pas évolutifs. Avec les techniques actuelles, vous ne pouvez pas augmenter, diminuer ou diriger la bande passante, en particulier pour les très grandes zones”, a déclaré Tentzeris. “Pouvoir utiliser et mettre à l’échelle cette nouvelle approche basée sur les tuiles rend cela possible.”

Tentzeris affirme que l’application modulaire de son équipe équipée de la capacité 5G+ a le potentiel d’avoir un impact immédiat à grande échelle alors que l’industrie des télécommunications continue de passer rapidement aux normes pour des communications plus rapides, de plus grande capacité et à plus faible latence.

Construire les tuiles

Dans la nouvelle approche de Georgia Tech, les dalles flexibles et fabriquées de manière additive sont assemblées sur une seule couche sous-jacente flexible. Cela permet aux rangées de tuiles d’être attachées à une multitude de surfaces. L’architecture permet également d’installer à la volée de très grands réseaux d’antennes 5G+ phasés/orientables électroniquement. Selon Tentzeris, attacher un réseau de tuiles à un véhicule aérien sans pilote (UAV) est même une possibilité d’augmenter la capacité à large bande dans les zones à faible couverture.

Dans le cadre de l’étude, l’équipe a fabriqué un ensemble de carreaux flexibles de 5 × 5 centimètres de preuve de concept et l’a enroulé autour d’une courbure de rayon de 3,5 centimètres. Chaque tuile comprend un sous-réseau d’antennes et un circuit intégré de formation de faisceaux intégré sur une couche de carrelage sous-jacente pour créer une peau intelligente qui peut interconnecter de manière transparente les tuiles dans de très grands réseaux d’antennes et des sorties multiples à entrées multiples massives (MIMO) – la pratique du logement deux antennes ou plus dans un seul appareil sans fil. Les architectures de réseau à base de tuiles sur des surfaces rigides avec des éléments d’antenne uniques ont déjà fait l’objet de recherches, mais n’incluent pas la modularité, la fabrication additive ou la mise en œuvre flexible de la conception de Georgia Tech.

L’approche de tuiles modulaires proposée signifie que des tuiles de tailles identiques peuvent être fabriquées en grandes quantités et sont facilement remplaçables, ce qui réduit le coût de la personnalisation et des réparations. Essentiellement, cette approche combine des éléments amovibles, une modularité, une évolutivité massive, un faible coût et une flexibilité dans un seul système.

L'avenir de l'infrastructure 5G+ pourrait être construit tuile par tuile

Les réseaux de tuiles de preuve de concept fabriqués récemment détaillés dans Rapports scientifiques. Crédit : Georgia Tech

La 5G+ n’est que le début

Bien que l’architecture en mosaïque ait démontré sa capacité à améliorer considérablement les technologies 5G+, sa combinaison de capacités flexibles et conformes a le potentiel d’être appliquée dans de nombreux environnements différents, déclare l’équipe de Georgia Tech.

“La forme et les caractéristiques de chaque échelle de tuiles peuvent être singulières et peuvent s’adapter à différentes bandes de fréquences et niveaux de puissance”, a déclaré Tentzeris. “L’un pourrait avoir des capacités de communication, un autre des capacités de détection et un autre pourrait être une tuile de récupération d’énergie pour l’énergie RF solaire, thermique ou ambiante. L’application du cadre de tuiles ne se limite pas aux communications.”

L’Internet des objets, la réalité virtuelle, ainsi que la fabrication intelligente/l’industrie 4.0, une approche axée sur la technologie qui utilise des machines « intelligentes » connectées à Internet pour surveiller et automatiser entièrement le processus de production, sont d’autres domaines d’application que l’équipe est ravie d’explorer. .

“L’évolutivité de masse de l’architecture en tuiles rend ses applications particulièrement diverses et pratiquement omniprésentes. Des structures de la taille des barrages et des bâtiments, aux machines ou aux voitures, en passant par les appareils portables de surveillance de la santé individuelle”, a déclaré Tentzeris. “Nous allons dans une direction où tout sera couvert dans une sorte de peau intelligente conforme sans fil englobant un système de communication ou une antenne qui permet une surveillance efficace.”

L'avenir de l'infrastructure 5G+ pourrait être construit tuile par tuile

Genaro Soto Valle, Manos Tentzeris, Kexin Hu et Yepu Cui avec les matrices de tuiles de preuve de concept fabriquées et les matrices de tuiles imprimées à jet d’encre. Crédit : Georgia Tech

L’équipe a maintenant hâte de tester l’approche en dehors du laboratoire sur de grandes structures du monde réel. Ils travaillent actuellement à la fabrication de réseaux de tuiles beaucoup plus grands et entièrement imprimés par jet d’encre (plus de 256 éléments) qui seront présentés au prochain Symposium international sur les micro-ondes (IEEE IMS 2022) – la conférence phare de l’IEEE sur l’ingénierie RF et micro-ondes. La présentation IMS présentera une nouvelle version d’architecture de grande surface basée sur des tuiles qui permettra l’assemblage de réseaux de tuiles personnalisables de manière rapide et peu coûteuse pour de nombreuses plates-formes conformes et applications compatibles 5G+.


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Plus d’information:
Xuanke He et al, MIMO massivement évolutif basé sur des tuiles et des réseaux phasés pour les skins intelligents compatibles 5G/B5G et les surfaces intelligentes reconfigurables, Rapports scientifiques (2022). DOI : 10.1038 / s41598-022-06096-9

Fourni par Georgia Institute of Technology

Citation: L’avenir de l’infrastructure 5G+ pourrait être construit tuile par tuile (1er avril 2022) récupéré le 1er avril 2022 sur https://techxplore.com/news/2022-04-future-5g-infrastructure-built-tile.html

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