5G en mouvement : Une antenne révolutionnaire promet une connectivité ultra-rapide et économe en énergie
Des chercheurs de l'Université de Notre Dame, financés par l'armée américaine, ont développé un prototype d'antenne 5G ultra-économe en énergie. Cette innovation pourrait révolutionner les réseaux mobiles en offrant des performances 5G tout en consommant moins de 10% de l'énergie actuellement nécessaire.
Benjamin Davis présente un prototype d'antenne fabriqué couche par couche lors d'un processus minutieux de 100 heures. Cette technologie repose sur un matériau diélectrique artificiel conçu en laboratoire, capable de remplacer plusieurs antennes gourmandes en énergie par une seule solution large bande.
Dirigée par Jonathan Chisum, professeur associé en génie électrique, l'équipe a mis au point une antenne à lentille GRIN (gradient d'indice) pour ondes millimétriques. Bien que le concept des lentilles GRIN existe depuis un siècle, son application aux réseaux 5G était considérée comme improbable jusqu'aux récentes découvertes de l'équipe sur le balayage de faisceau large bande.
L'armée américaine, partenaire du projet, voit dans cette technologie une solution idéale pour ses opérations mondiales. 'Les réseaux 5G fonctionnent à différentes fréquences selon les régions', explique Chisum. 'Notre antenne large bande, peu énergivore et légère, peut être intégrée à des plateformes mobiles.'
Au-delà des applications militaires, cette innovation ouvre des perspectives prometteuses pour les réseaux civils. Les opérateurs pourraient réduire considérablement leurs coûts d'exploitation, actuellement prohibitifs avec les solutions multi-antennes traditionnelles.
Le prototype actuel, produit par un processus complexe de 100 heures, sera bientôt fabriqué grâce à une technologie d'impression 3D de pointe. Pour accélérer son déploiement, le laboratoire de Chisum s'est associé à plusieurs leaders industriels, dont Cheshir Industries et Fortify.
Nicolas Garcia, PDG de Cheshir Industries, se dit fier de participer à ce projet qui marque 'une étape importante pour les capacités sans fil de notre nation'. Karlo Delos Reyes de Fortify ajoute que ce partenariat permet 'de repousser les limites du possible dans la conception d'antennes à lentille GRIN'.
Cette technologie promet non seulement une solution '5G en mouvement' pour l'armée, mais aussi des applications civiles transformatrices. Elle pourrait relancer le déploiement des stations de base 5G, actuellement ralenti par les coûts élevés des solutions existantes.
Ăng-ten đột phá: Giải pháp di động tiết kiệm năng lượng cho mạng 5G
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Notre Dame vừa phát triển thành công một loại ăng-ten 5G siêu tiết kiệm năng lượng, hứa hẹn cách mạng hóa việc triển khai mạng di động thế hệ mới. Được tài trợ bởi quân đội Mỹ, công nghệ này có thể giảm 90% mức tiêu thụ điện năng so với hệ thống hiện tại, đồng thời mang lại khả năng kết nối '5G di động' ổn định.
Benjamin Davis, thành viên nhóm nghiên cứu, đang cầm trên tay nguyên mẫu ăng-ten được chế tạo thủ công qua quy trình 100 giờ phức tạp. Giáo sư Jonathan Chisum - trưởng nhóm nghiên cứu - cho biết bí quyết nằm ở vật liệu điện môi nhân tạo do phòng thí nghiệm của ông phát triển, giúp thay thế hàng loạt chip tiêu tốn năng lượng bằng một ăng-ten đa băng tần duy nhất.
Ăng-ten GRIN (gradient index) sóng milimet mới là kết quả của 8 năm nghiên cứu về điều hướng chùm tia băng thông rộng. Khác với hệ thống hiện nay yêu cầu nhiều ăng-ten riêng biệt cho mỗi băng tần, thiết kế này có thể hoạt động trên tất cả dải tần 5G toàn cầu - điều từng được coi là bất khả thi trong ngành công nghệ không dây.
Quân đội Mỹ - đơn vị tài trợ chính - đặc biệt quan tâm đến ứng dụng này. Hệ thống 5G hiện tại quá cồng kềnh và tốn kém khi triển khai thực địa, trong khi ăng-ten mới nhẹ, tiết kiệm năng lượng và có thể tích hợp vào các nền tảng di động, phục vụ cả liên lạc an toàn lẫn theo dõi trang thiết bị, sức khỏe binh lính.
Giáo sư Chisum nhấn mạnh đây cũng là bước đột phá cho mạng dân sự. Các nhà mạng đang gặp khó khăn về chi phí triển khai trạm gốc 5G sóng milimet do hệ thống đa ăng-ten tốn kém. Công nghệ GRIN có thể mở ra kỷ nguyên mới với mạng 5G thương mại giá rẻ và hiệu quả năng lượng cao.
Hiện nhóm đã hoàn thiện nguyên mẫu trong phòng thí nghiệm bằng quy trình in 3D tiên tiến, mỗi lớp vật liệu được tạo hình chính xác trong 100 giờ. Họ đang hợp tác với các công ty hàng đầu về mạng không dây và sản xuất phụ gia để đưa công nghệ ra thị trường, bao gồm Cheshir Industries - startup được sáng lập bởi chính GS Chisum cùng hai cựu nghiên cứu sinh.
Ông Nicolas Garcia, CEO Cheshir Industries, khẳng định đây là bước tiến quan trọng không chỉ cho khả năng không dây quốc gia mà còn cho thương mại hóa hệ thống ăng-ten GRIN băng rộng. Trong khi đó, Karlo Delos Reyes từ Fortify - đối tác sản xuất - bày tỏ sự phấn khích khi được góp phần phát triển giải pháp đột phá, mở đường cho các ứng dụng dân sự tương lai.
Thành công này đánh dấu bước ngoặt trong nỗ lực giảm 'dấu chân carbon' của hạ tầng 5G toàn cầu - vốn đang tiêu thụ lượng điện khổng lồ tương đương 73 hộ gia đình Mỹ cho mỗi trạm phát sóng. Với hai tỷ người dùng 5G hiện nay, giải pháp của Notre Dame hứa hẹn cách mạng hóa ngành viễn thông bằng công nghệ xanh hơn, di động hơn.
