Ученые Университета ИТМО разработали управляемую светом антенну для надежной и быстрой передачи данных в сетях 5G. Технология расширяет зону покрытия даже в местах со слабым сигналом, распределяя излучение от базовой станции к абонентам — гаджетам, дронам, датчикам и другим устройствам. Преимущества разработанной антенны перед аналогами — энергоэффективность, экономичное производство и простая адаптивная конструкция.

Устройств, работающих в режиме постоянного подключения сети, становится все больше. Это не только мобильные гаджеты, но и системы «умного» дома, беспилотные автомобили, дроны и различные датчики. Для обеспечения качественной работы ежегодно растущего количества устройств необходим переход к новому стандарту мобильной связи 5G, предполагающему использование новых частотных диапазонов — вплоть до 52 ГГц.

Но на таких высоких частотах бесперебойная и быстрая передача данных возможна только в пределах прямой видимости от базовых станций мобильной связи. Даже обычная межкомнатная стена может стать серьезной преградой для распространения сигнала. «Теневые» области можно покрыть с помощью дополнительных станций, но это требует больших технических и финансовых затрат.

Ученые Нового физтеха Университета ИТМО предложили более простое и экономичное решение — модульную оптически управляемую антенну.

Управляемая светом антенна для передачи данных в сетях 5G / ©Лилия Кичигина / Новый физтех Университета ИТМО

«Наша антенна представляет собой решетку из множества отражателей, в каждый из которых встроен фотоприемник. Антенна работает по принципу “солнечного зайчика” — устанавливается так, чтобы у нее была возможность перераспределять излучение от базовой станции к отдельным абонентам, находящимся в труднодоступных местах. При этом самим перераспределением можно динамически управлять, задавать ему направление.

Для этого мы используем специально созданное устройство: оно подобно телевизионному пульту, который передает цифровой код на элементы антенны по инфракрасному каналу, тем самым перемещая фокус поля 5G на нужные нам зоны», – рассказывает научный сотрудник Нового физтеха Университета ИТМО Андрей Саянский.

В конструкции антенны нет сложной и дорогой электроники. Она состоит из одинаковых модулей, которые, как в конструкторе Lego, можно убирать или дополнять новыми. Это позволяет масштабировать антенну до любых размеров, что значительно упрощает и удешевляет процесс разработки, а также адаптацию решения под требования заказчиков.

Устройство можно размещать как на фасаде зданий, так и устанавливать внутри помещений. Кроме того, разработка не требует большого количества электроэнергии. Если подвесить оборудование на внешнюю стену дома, то для его питания достаточно будет установить на нем солнечный элемент. На сегодняшний день создан действующий прототип, который уже демонстрирует высокие показатели надежности при передаче данных. В дальнейших планах ученых — тестирование антенны в различных условиях и ее доработка до рыночного продукта.