Η IBM και η Ericsson ανακοίνωσαν ότι δημιούργησαν ένα συμπαγές ολοκληρωμένο κύκλωμα βασισμένο σε πυρίτιο, τεχνολογίας συστοιχίας φάσης (phased array) και μήκους κύματος της τάξης του χιλιοστομέτρου (mmWave), το οποίο λειτουργεί στα 28GHz και έχει σχεδιαστεί για χρήση σε μελλοντικούς σταθμούς βάσης 5G.
Πραγματοποιήθηκε επίδειξη του ολοκληρωμένου κυκλώματος mmWave σε στοιχείο κεραίας τεχνολογίας συστοιχίας φάσης (phased array) το οποίο θα μπορούσε να συμβάλει στην ταχύτερη εμπορική διάθεση δικτύων έτοιμων για 5G.
Οι επιστήμονες του ερευνητικού τμήματος ΙΒΜ Research και της Ericsson έφτασαν στην επαναστατική αυτή καινοτομία μετά από διετή συνεργασία με στόχο τον σχεδιασμό κεραιών phased array για 5G. Η εξειδίκευση της IBM σε πλήρεις λύσεις ολοκληρωμένων κυκλωμάτων τεχνολογίας phased array mmWave και antenna-in-package, σε συνδυασμό με την εξειδίκευση της Ericsson στο σχεδιασμό κυκλωμάτων και συστημάτων για κινητές επικοινωνίες, βοήθησε την ομάδα να φτάσει σε σημαντικά τεχνολογικά ορόσημα.
Ο Thomas Noren, επικεφαλής του τμήματος Product Area Network Products της Ericsson, δηλώνει:
«Πέρυσι είδαμε πολλές θετικές εξελίξεις στην προτυποποίηση του 5G, συμπεριλαμβανομένης της έναρξης επιτόπιων δοκιμών σε δίκτυα που βρίσκονταν σε εμπορική λειτουργία. Κλειδί για αυτό αποτελούν οι σημαντικές προσπάθειες στον τομέα της έρευνας και ανάπτυξης· η συνεργασία μας με την IBM Research στον τομέα των κεραιών phased array μπορεί να βοηθήσει τους παρόχους να υλοποιήσουν αποτελεσματικά την υποδομή πρόσβασης ραδιοδικτύου (radio access) που απαιτείται για τη μελλοντική υποστήριξη του 5G. Οι νέες εφαρμογές και περιπτώσεις χρήσης που καλύπτουν την αλληλεπίδραση ανθρώπου-μηχανής, την εικονική πραγματικότητα, τις συσκευές για έξυπνα σπίτια και τα συνδεδεμένα αυτοκίνητα θα βασίζονται σε καινοτόμες τεχνολογίες που θα κάνουν πραγματικότητα τις υποσχέσεις για υψηλότερες ταχύτητες δεδομένων, μεγαλύτερο εύρος ζώνης και μεγαλύτερη διάρκεια ζωής των μπαταριών.»
«Η ανάπτυξη αυτής της κεραίας 5G mmWave phased array αποτελεί σημαντική καινοτομία, όχι μόνο για το μικρό μέγεθος και χαμηλό κόστος της, τα οποία την καθιστούν πολύ ελκυστική εμπορικά λύση για προμηθευτές δικτυακού εξοπλισμού και παρόχους, αλλά και για τη δυνατότητά της να αποτελέσει διευκόλυνση και έμπνευση για ολοκαίνουργιες ιδέες και καινοτομίες που δεν σήμερα δεν φανταζόμαστε καν, και όλα αυτά χάρη σε μια πλήρως διαδικτυωμένη κοινωνία»
δήλωσε ο Dr. Dario Gil, αντιπρόεδρος του τομέα Science & Solutions της IBM Research.
Κάνουμε το 5G πραγματικότητα
Το 2017 έχει χαρακτηριστεί καθοριστικό έτος για το 5G. Όλο και περισσότερες χώρες και κυβερνήσεις ανοίγουν τμήματα υψηλότερων συχνοτήτων του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, γνωστά ως ζώνες μήκους κύματος χιλιοστομέτρου (millimeter wave), με συχνότητες πάνω από 10 φορές υψηλότερες από αυτές που χρησιμοποιούνται για τις σημερινές κινητές συσκευές. Η υλοποίηση της τεχνολογίας 5G millimeter wave αναμένεται να ξεκινήσει στα 24 GHz και να προχωρήσει προς ανώτερες συχνότητες του ραδιοφάσματος, παρέχοντας σημαντικά υψηλότερο εύρος ζώνης.
Η πρώτη έκδοση των προδιαγραφών 3GPP για το 5G αναμένεται το 2017/2018, ωστόσο έχει ήδη υπάρξει μεγάλη πρόοδος στον κλάδο, με επιτόπιες δοκιμές και επιδείξεις νέων εμπειριών χρήστη και νέων δυνατοτήτων που καθίστανται δυνατές χάρη στο υψηλότερο εύρος ζώνης, τη χαμηλότερη χρονική καθυστέρηση, τη μεγαλύτερη πυκνότητα και τις χαμηλότερες ενεργειακές απαιτήσεις των δικτύων 5G.
Η τεχνολογία 5G αναμένεται ότι θα υποστηρίζει ταχύτητες δεδομένων οι οποίες, σε ορισμένα από τα σενάρια, θα υπερβαίνουν τα 10Gbps. Έχουν σχεδιαστεί νέες δυνατότητες οι οποίες επιτρέπουν στους χρήστες να κατεβάζουν μία ολόκληρη ταινία υψηλής ευκρίνειας (HD) σε λίγα μόλις δευτερόλεπτα, παρέχουν πολύ υψηλό εύρος ζώνης και εμπειρία συνεχούς ζωντανής ροής (streaming) σε πολύ πυκνά περιβάλλοντα όπως γήπεδα ή χώροι συναυλιών.
Προσφέρουν «σχεδόν ζωντανό» χρόνο απόκρισης που επιτρέπει απομακρυσμένη χειρουργική ή πλήρως καθηλωτική εμπειρία εικονικής πραγματικότητας, ενώ παρατείνουν στα 10 χρόνια τη διάρκεια ζωής των μπαταριών σε απομακρυσμένες κινητές συσκευές που μπορεί να αποτελούν μέρη ενός περιβάλλοντος διαδικτύου των αντικειμένων (IoT).
Σχετικά με την καινοτομία του στοιχείου κεραίας phased array
Για να εξασφαλιστεί η εμπορική βιωσιμότητα των μελλοντικών υλοποιήσεων 5G phased array, σημαντικό ρόλο παίζουν το μέγεθος, το βάρος, το κόστος και οι επιδόσεις των εξαρτημάτων. Το αποτέλεσμα της συνεργασίας μεταξύ ΙΒΜ και Ericsson, το πρώτο στοιχείο κεραίας mmWave phased array το οποίο λειτουργεί στα 28GHz, αποτελεί σημαντικό βήμα προς την επίτευξη αυτού του στόχου. Το στοιχείο, το οποίο αποτελείται από τέσσερα μονολιθικά ολοκληρωμένα κυκλώματα και 64 κεραίες διπλής πόλωσης, έχει διαστάσεις λίγο πάνω από 7 cm x 7 cm, ή σχεδόν το μισό μέγεθος ενός τυπικού smartphone.
Η επίτευξη αυτού του μικρού μεγέθους είναι απαραίτητη για την υποστήριξη του οράματος της ευρείας υλοποίησης αυτής της τεχνολογίας, ειδικά σε εσωτερικούς χώρους και σε πυκνοκατοικημένες περιοχές στα κέντρα των πόλεων.
Μία ακόμα βελτίωση επιδόσεων που ανακοινώθηκε από την ομάδα είναι η επίδειξη της ταυτόχρονης λειτουργίας διπλής πόλωσης, τόσο σε εκπομπή όσο και σε λήψη. Η εν λόγω δυνατότητα επιτρέπει σε ένα στοιχείο κεραίας phased array να δημιουργεί δύο δέσμες ταυτόχρονα, διπλασιάζοντας τον αριθμό χρηστών που εξυπηρετούνται παράλληλα και συνεπώς βελτιώνοντας τη συνολική αξία και της οικονομικές παραμέτρους της τεχνολογίας.
Ένα σημαντικό εμπόδιο στη χρήση σημάτων mmWave στις κινητές επικοινωνίες είναι η ανεπαρκής εμβέλεια μεταξύ ραδιοσυστημάτων για την υποστήριξη των επιδιωκόμενων εφαρμογών. Στα 28 GHz, κάθε κεραία έχει πολύ μικρές διαστάσεις και από μόνη της θα κάλυπτε επικοινωνία σε μικρές μόνο αποστάσεις, αλλά ο συνδυασμός πολλών τέτοιων μικρών κεραιών όχι μόνο αυξάνει την εμβέλεια, αλλά επιτρέπει και τον προσανατολισμό των σημάτων προς συγκεκριμένες κατευθύνσεις.
Ο σχεδιασμός phased array από την ομάδα της ΙΒΜ και της Ericsson υποστηρίζει ανάλυση κατεύθυνσης δέσμης μικρότερη από 1,4 μοίρες, κατευθύνοντας με υψηλή ακρίβεια τη δέσμη προς τους χρήστες.
Καινοτομία της IBM στα κυκλώματα και συστήματα επικοινωνιών
Η IBM Research έχει μακρά παράδοση στον σχεδιασμό και την ανάπτυξη ολοκληρωμένων κυκλωμάτων και κεραιών phased array, ενώ υπήρξε πρωτοπόρος στην τεχνολογία του πρώτου μονολιθικού ραδιοσυστήματος mmWave το 2006. Το 2013, η ομάδα παρουσίασε τα αποτελέσματα της εργασίας της πάνω σε έναν πομποδέκτη mmWave phased array υψηλού βαθμού ολοκλήρωσης για κινητές επικοινωνίες και εφαρμογές απεικόνισης ραντάρ, ο οποίος αποτέλεσε
θεμέλιο αυτού του πρόσφατου επιστημονικού έργου. Οι επιστήμονες της IBM εξερεύνησαν επίσης τον τρόπο με τον οποίο θα επικοινωνούν οι κινητές συσκευές στις νέες συχνότητες mmWave, δείχνοντας το δρόμο για την ενσωμάτωση ραδιοσυσκευών mmWave 5G στα κινητά τηλέφωνα.
Μια εργασία η οποία περιγράφει το έργο της ομάδας IBM Research και Ericsson, με τίτλο «Ολοκληρωμένο κύκλωμα πομποδέκτη 28 GHz 32 στοιχείων συστοιχίας φάσης με ταυτόχρονες δέσμες διπλής πόλωσης και ανάλυση κατεύθυνσης δέσμης 1,4 μοιρών για επικοινωνία 5G», θα παρουσιαστεί στις 7 Φεβρουαρίου στο Διεθνές Συνέδριο Κυκλωμάτων Στερεάς Κατάστασης 2017 στο Σαν Φρανσίσκο.
Πληροφορίες από Δελτίο Τύπου
