Përdorimi i rrjetit 5G për furnizimin me valë të pajisjeve të Internetit (IoT).
Studiuesit në Institutin e Teknologjisë të Xhorxhias kanë zbuluar një mënyrë inovative për të kapur kapacitetin e tepërt të rrjeteve 5G, duke i kthyer ato në “një rrjet energjie pa tel” për të furnizuar pajisjet e Internetit të Gjërave (IoT) që sot kanë nevojë për bateri për të funksionuar.
Shpikësit e Georgia Tech kanë zhvilluar një sistem fleksibël të antenës me bazë lente Rotman (rektenë) e aftë, për grumbullimin e valës milimetrike në brezin 28-GHz. (Lentja Rotman është çelësi për rrjetet që formojnë rreze dhe përdoret shpesh në sistemet e mbikëqyrjes me radar për të parë objektivat në drejtime të shumëfishta pa lëvizur fizikisht sistemin e antenës.)
Por për të mbledhur energji të mjaftueshme për të furnizuar pajisje me fuqi të ulët në interval të gjatë, kërkohen antena të mëdha me hapje. Problemi me antenat e mëdha është se ato kanë një fushë të ngushtimit të shikimit. Ky kufizim parandalon funksionimin e tyre nëse antena shpërndahet gjerësisht nga një stacion me bazë 5G.
“Ne kemi zgjidhur problemin e të qenit në gjendje të shikojmë vetëm nga një drejtim me një sistem që ka një kënd të gjerë mbulimi,” tha studiuesi i lartë Aline Eid në laboratorin ATHENA, i themeluar në Shkollën e Inxhinierisë Elektrike dhe Kompjuterike të Georgia Tech për të përparuar dhe zhvilluar teknologji të reja për aplikime elektromagnetike, wireless, RF, valë milimetër dhe nën-terahertz.
Gjetjet u raportuan në 12 Jann. në numrin e revistës Scientific Reports.
FCC ka autorizuar 5G për të përqendruar energjinë shumë më dendur krahasuar me gjeneratat e mëparshme të rrjeteve celulare. Ndërsa 5G e sotme u ndërtua për komunikim me shkallë dhe frekuencë të lartë rrjeti, e cila ka mundësi të pasur për të “grumbulluar” energjinë e papërdorur që përndryshe do të harxhohej.
Përdorimi i energjisë 5G me frekuencë të lartë
“Me këtë risi, ne mund të kemi një antenë të madhe, e cila punon në frekuenca më të larta dhe mund të marrë energji nga çdo drejtim. Është drejtim-agnostik, gjë që e bën atë shumë më praktik”, vuri në dukje Jimmy Hester, këshilltar i lartë i laboratorit dhe CTO dhe bashkëthemelues i Atheraxon, një spinoff i Georgia Tech që zhvillon teknologjinë e identifikimit të radio-frekuencës 5G (RFID).
Me zgjidhjen Georgia Tech, e gjithë energjia elektromagnetike e mbledhur nga vargjet e antenës nga një drejtim kombinohet dhe ushqehet në një ndreqës të vetëm, i cili maksimizon efikasitetin e saj.
“Njerëzit janë përpjekur të bëjnë grumbullime të energjisë në frekuenca të larta si 24 ose 35 Gigahertz më parë,” tha Eid, por antena të tilla funksiononin vetëm nëse kishin fushëpamje në stacionin bazë 5G; nuk kishte asnjë mënyrë për të rritur këndin e tyre të mbulimit deri më tani.
Duke punuar ashtu si një lente optike, lentet Rotman sigurojnë gjashtë fusha shikimi njëkohësisht në një model të formuar si një merimangë. Akordimi i formës së lentës rezulton në një strukturë me një kënd të lakimit në anën e rrezes-port dhe një tjetër në anën e antenës. Kjo mundëson që struktura të hartojë një sërë drejtimesh të rrezatimit të zgjedhura në një grup shoqërues të porteve të rrezeve. Lentja më pas përdoret si një përbërës i ndërmjetëm midis antenave marrëse dhe ndreqësve për korrjen e energjisë 5G.
Kjo qasje e re adreson shkëmbimin midis mbulimit këndor të rektenës dhe ndjeshmërisë së ndezjes me një strukturë që bashkon teknikat unike të frekuencës radio (RF) dhe rrymës së drejtpërdrejtë (DC), duke mundësuar kështu një sistem me fitim të lartë dhe gjerësi të madhe të rrezes.
Në demonstrata, teknologjia e Georgia Tech arriti një rritje prej 21 herë në fuqinë e korrur krahasuar me një homolog të referuar, duke ruajtur një mbulim identik këndor.
Studiuesit përdorën prodhim shtesë të brendshëm për të shtypur grumbulluesit e valës mm në përmasa palme. Sigurimi i opsioneve të printimit 3D dhe me bojë do ta bëjë sistemin më të përballueshëm dhe të arritshëm për një gamë të gjerë përdoruesish, platformash, frekuencash dhe aplikacionesh.
Zëvendësimi i baterive me karikim në ajër
“Fakti është që 5G do të jetë kudo, veçanërisht në zonat urbane. Ju mund të zëvendësoni miliona ose dhjetëra miliona bateri të sensorëve pa tel, veçanërisht për qytetet inteligjente dhe aplikacionet bujqësore të zgjuara,” tha Emmanouil (Manos) Tentzeris, Ken Profesor Byers në Elektronikë Fleksibile në Shkollën e Inxhinierisë Elektrike dhe Kompjuterike.
Ekipi hulumtues është më i entuziazmuar nga perspektiva e ofruesve të shërbimeve që përqafojnë këtë teknologji për të ofruar energji sipas kërkesës “në ajër”, duke eleminuar nevojën për bateri.
