По крайней мере 8 миллиардов беспроводных устройств в настоящее время связываются через мобильную связь во всем мире.* Болтающий с друзьями и семьей, смотря ролики, в то время как на дороге, играя онлайн или просто исследуя Интернет может быть сделан без проблем и доступен. Однако это будет все еще иметь место, если число пользователей увеличится, и поэтому объем данных продолжает увеличиваться? «Мы в поворотном моменте», говорит доктор Рудиджер Куей из Института Фраунгофера Прикладной Физики твердого тела IAF во Фрайбурге (Германия). «До сих пор, главным образом, люди общаются друг с другом использующим устройства мобильной связи. В будущем автомобили, устройства или производственные машины присоединятся к сетям». Однако радиосвязь в реальном времени необходима для видений, таких как Промышленность 4.0 или автономное вождение.
Максимальные скорости передачи данных 10 гигабит в секунду необходимы и таким образом предназначены. Однако сегодняшний 4G LTE мобильный стандарт разработан для 300 мегабит в секунду и не поддерживает передачу в реальном времени. Серфинг Интернета на Вашем мобильном устройстве сравнительно медленный со средней пиковой скоростью передачи данных 50 мегабит в секунду. Поэтому оператор беспроводной связи и поставщики сетевого оборудования работают совместно с исследователями над более сильным 5G.
Новый стандарт сотовой сети позволит живую передачу высококачественного видео.Разрабатывание технологии для более высоких радиочастотБазовые станции – важный компонент в сотовой сети.
Они – узкое место, через которое должны пройти все данные. У Фраунгофера IAF есть специальные знания о том, как расширить это узкое место. Исследователи разрабатывают усилители мощности, которые в состоянии послать больше данных более быстро и прежде всего более эффективно через сотовую сеть. «Новые усилители мощности обеспечивают необходимые радиочастоты, по которым переданы данные», объясняет Куей.
Как первый шаг, дополнительные радиочастоты до 6 гигагерцев освобождены для 5G. В настоящее время LTE ограничен 2,7 гигагерцами.
«Более высокие частоты означают более быструю передачу данных, но к сожалению также менее доступная власть для передатчиков», говорит Причал. Поэтому ученые производят транзисторы и чипы, которые являются только несколькими квадратными миллиметрами в размере из полупроводникового галлия материала, азотируют (GaN). «Из-за его специальной кристаллической структуры, те же самые напряжения могут быть применены на еще более высоких частотах, приведя к лучшей работе власти и эффективности», говорит Причал. В рамках проекта Flex5Gware ЕС Институт уже успешно проверяет прототипы до частот 6 гигагерцев.
Для каждого переданного бита беспроводная передача данных потребляет энергию. «Тот один составляет приблизительно 15 процентов нашего клеточного счета», объясняет Куей. Каждая часть информации требует определенного, постоянного количества энергии в радио-передаче.
По сравнению с сегодня, в 200 раз больше битов должно быть передано с подобной суммой энергии. Это означает 200 раз требование к питанию. «Ради устойчивости эффективность власти сотовой связи должна быть увеличена существенно для 5G», говорит Куей.
Но в настоящее время, базовые станции только в состоянии передать высокие скорости передачи данных с очень высокими энергетическими расходами. Первопричина состоит в том, что они передают радиоволны в воздух – не зная, где пользователи расположены. Однако с новыми в электронном виде управляемыми антеннами и находящимися в GaN усилителями мощности, информация достигает приемников с идеальной точностью и намного более низким законопроектом об энергетике.
Оборудованный технологией исследователей из Фрайбурга, антенны базовой станции в электронном виде стремятся к приемнику. «Они работают как человеческое ухо: Мы знаем, из которого шумы направления прибывают, извне поворачивая нашу голову», объясняет физик.Сырье для GaN доступно в больших количествах. Азот может быть взят от воздуха, и галлий – ненужный продукт в металлической работе. GaN – важный компонент синих и белых светодиодов.
Успех этой легкой технологии способствовал производству GaN, становящегося еще более рентабельным. Сегодня, сбережения власти во время операций превышают производственные затраты, по сравнению с кремнием, еще более дорогого GaN.*Источник: Cisco визуальный сетевой индекс: глобальное мобильное обновление прогноза потока данных, 2015-2020 Белая книга