Teknologi ‘Beam-steering’ membutuhkan komunikasi seluler

Ilmuwan Birmingham telah mengungkapkan antena beam-steering baru yang meningkatkan efisiensi transmisi data untuk ‘di luar 5G’ — dan membuka rentang frekuensi untuk komunikasi seluler yang tidak dapat diakses oleh teknologi yang digunakan saat ini.

Hasil eksperimen, yang dipresentasikan hari ini untuk pertama kalinya pada 3rd International Union of Radio Science Atlantic / Asia-Pacific Radio Science Meeting, menunjukkan perangkat dapat memberikan kemudi sinar ‘sudut lebar’ terus menerus, memungkinkannya melacak pengguna ponsel yang bergerak di dengan cara yang sama seperti piringan satelit berputar untuk melacak objek bergerak, tetapi dengan kecepatan yang ditingkatkan secara signifikan.

Dirancang oleh para peneliti dari Fakultas Teknik Universitas Birmingham, teknologi ini telah menunjukkan peningkatan besar dalam efisiensi transmisi data pada frekuensi yang berkisar pada spektrum gelombang milimeter, khususnya yang diidentifikasi untuk 5G (mmWave) dan 6G, di mana efisiensi tinggi saat ini hanya dapat dicapai dengan menggunakan solusi antena yang lambat dan dikendalikan secara mekanis.

Untuk aplikasi 5G mmWave, prototipe antena beam-steering pada 26 GHz telah menunjukkan efisiensi transmisi data yang belum pernah terjadi sebelumnya.

Perangkat ini sepenuhnya kompatibel dengan spesifikasi 5G yang ada yang saat ini digunakan oleh jaringan komunikasi seluler. Selain itu, teknologi baru ini tidak memerlukan jaringan pengumpanan yang rumit dan tidak efisien yang diperlukan untuk sistem antena yang umum digunakan, melainkan menggunakan sistem dengan kompleksitas rendah yang meningkatkan kinerja dan mudah dibuat.

Antena beam-steering dikembangkan oleh Dr James Churm, Dr Muhammad Rabbani, dan Profesor Alexandros Feresidis, Kepala Laboratorium Rekayasa Metamaterial, sebagai solusi untuk antena stasiun pangkalan tetap, di mana teknologi saat ini menunjukkan pengurangan efisiensi pada frekuensi yang lebih tinggi, membatasi penggunaan frekuensi ini untuk transmisi jarak jauh.

Seukuran iPhone, teknologi ini menggunakan metamaterial*, terbuat dari lembaran logam dengan susunan lubang dengan jarak teratur yang berdiameter mikrometer. Aktuator mengontrol ketinggian rongga di dalam metamaterial, mengirimkan gerakan mikrometer, dan, sesuai dengan posisinya, antena akan mengontrol defleksi tim gelombang radio — secara efektif ‘mengkonsentrasikan’ sinar menjadi sinyal yang sangat direktif, dan kemudian ‘mengarahkan energi ini sesuai keinginan’ — sambil juga meningkatkan efisiensi transmisi.

Tim sekarang sedang mengembangkan dan menguji prototipe pada frekuensi yang lebih tinggi dan dalam aplikasi yang melampaui komunikasi seluler 5G.

Dr Churm berkomentar: “Meskipun kami mengembangkan teknologi untuk digunakan dalam 5G, model kami saat ini menunjukkan bahwa teknologi beam steering kami mungkin mampu mencapai efisiensi 94% pada 300 GHz. Teknologi ini juga dapat diadaptasi untuk digunakan dalam kendaraan-ke-kendaraan, kendaraan-ke-infrastruktur, radar kendaraan, dan komunikasi satelit, menjadikannya baik untuk penggunaan generasi berikutnya dalam aplikasi otomotif, radar, luar angkasa, dan pertahanan.”

University of Birmingham Enterprise telah mengajukan permohonan paten untuk teknologi antena beam-steering generasi berikutnya ini, dan sedang mencari mitra industri untuk kolaborasi, pengembangan produk, atau lisensi.

Efisiensi dan aspek lain dari teknologi pendukung telah melalui proses peer review, diterbitkan dalam jurnal terkemuka, dan dipresentasikan pada konferensi akademik.

Dr Churm menambahkan: “Kami sedang menyusun kumpulan pekerjaan lebih lanjut untuk publikasi dan presentasi yang akan menunjukkan tingkat efisiensi yang belum dilaporkan untuk transmisi gelombang radio pada frekuensi yang menantang ini. Kesederhanaan desain dan biaya rendah elemen ini menguntungkan untuk adopsi awal oleh industri, dan konfigurasi elektronik yang ringkas memudahkan penerapan di tempat yang memiliki keterbatasan ruang. Kami yakin bahwa antena beam-steering baik untuk berbagai aplikasi 5G dan 6G, serta satelit dan Internet of Things.”

*Metamaterial adalah istilah yang digunakan untuk material yang telah direkayasa untuk memiliki sifat khusus yang tidak ditemukan pada material alami. Sifat-sifat ini dapat mencakup manipulasi gelombang elektromagnetik dengan memblokir, menyerap, meningkatkan, atau membengkokkan gelombang.

Komputasi Seluler