پایداری شبکه با یک آنتن ۵G نوآورانه

پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق شده‌اند به یکی از چالش‌های مهم شبکه‌های نسل پنجم یعنی مصرف بالای انرژی و محدودیت منابع تغذیه در تجهیزات بی‌سیم پاسخ دهند. مهدی شیری‌چیان، دانش‌آموخته دکترای مهندسی برق دانشگاه صنعتی امیرکبیر موفق شد با راهنمایی اعضای هیأت علمی این دانشگاه، نمونه‌ای نوآورانه از آنتن ایستگاه پایه نسل پنجم مخابرات را طراحی و پیاده‌سازی کند که علاوه بر انتقال داده، توانایی ارسال همزمان توان الکتریکی به تجهیزات را نیز دارد و به این ترتیب شبکه، پایدارتر خواهد شد.
این فناوری که با عنوان «انتقال همزمان توان و اطلاعات به‌صورت بی‌سیم» (SWIPT) شناخته می‌شود، می‌تواند از طریق امواج رادیویی، هم اطلاعات و هم انرژی مورد نیاز دستگاه‌ها را منتقل و نقش مهمی در کاهش مصرف انرژی و توسعه شبکه‌های ارتباطی آینده ایفا کند.
در این پروژه، یک آنتن ویژه ایستگاه‌های پایه نسل پنجم طراحی شده که قابلیت ایجاد چندین پرتو را در جهات مختلف دارد. این ویژگی موجب می‌شود انتقال داده و انرژی با کارایی بیشتری انجام شود. همچنین برای تکمیل سامانه، شبکه تغذیه آنتن توسعه داده شد تا تمامی نیازهای یک ایستگاه پایه داخلی تأمین شود.
بخش مهم دیگری از این پژوهش به مدل‌سازی گیرنده توان اختصاص دارد. در این طرح با تحلیل داده‌های متعدد، مدلی آماری و غیرخطی برای دریافت انرژی ارائه شد که دقت آن بیش از 95 درصد با داده‌های واقعی مطابقت دارد. این مدل علاوه بر کاربرد در سامانه‌های SWIPT، می‌تواند در حل مسائل پیچیده بهینه‌سازی در حوزه مخابرات نیز مورد استفاده قرار گیرد.
این فناوری علاوه بر کاربرد در شبکه‌های 5G، ظرفیت استفاده در حوزه‌هایی همچون اینترنت اشیا، سامانه‌های برداشت انرژی، فناوری‌های پزشکی و حتی نسل ششم ارتباطات بی‌سیم را نیز دارد. همچنین به کمک مدل ارائه‌شده، در سیستم‌های چندآنتنه (MIMO) نیز مکان افزایش توان خروجی و در عین حال حفظ کیفیت انتقال داده فراهم می‌شود.
نتایج این پژوهش تاکنون در نشریات و کنفرانس‌های معتبر بین‌المللی منتشر شده و محققان امیدوارند در گام بعدی، زمینه صنعتی‌سازی و تجاری‌سازی این فناوری در کشور فراهم شود. به باور آنها، توسعه چنین فناوری‌هایی می‌تواند علاوه بر ارتقای زیرساخت‌های ارتباطی، مسیر حرکت به سوی شبکه‌های هوشمند، کم‌مصرف و پایدار آینده را هموار کند.