Cải thiện tuổi thọ pin và tốc độ truyền tin bằng bộ chuyển mạch 5G mới
Các nhà nghiên cứu của Đại học Texas (Hoa Kỳ) và Đại học Lille (Pháp) đã chế tạo một bộ chuyển mạch mới cho phép truy cập các tần số 5G cao nhất hiệu quả hơn. Điều này đồng nghĩa với việc kéo dài tuổi thọ pin và tăng tốc độ truyền phát đáng kể.
Các nhà nghiên cứu của Đại học Texas và Đại học Lille đã phát triển bộ chuyển mạch tần số vô tuyến có hiệu quả sử dụng năng lượng cao gấp 50 lần so với các thiết bị hiện nay.
Điện thoại thông minh kết nối với các bộ chuyển mạch (switches) nhằm thực hiện một số chức năng, trong đó có nhiệm vụ chính là chuyển đổi giữa các mạng và phổ tần số khác nhau như 4G, Wifi, LTE, Bluetooth,… Để thực hiện điều này, các bộ chuyển mạch tần số vô tuyến (RF) hiện tại phải chạy liên tục, tiêu tốn nhiều năng lượng và ảnh hưởng đến tuổi thọ pin.
GS. Deji Akinwande, khoa Kỹ thuật điện và máy tính, thuộc trường kỹ thuật Cockrell, ĐH Texas, và là người đứng đầu nghiên cứu cho biết: “Bộ chuyển mạch do chúng tôi phát triển có hiệu quả sử dụng năng lượng cao gấp 50 lần so với các thiết bị hiện nay. Nó có thể truyền các định dạng truyền hình độ nét cao HDTV ở tần số 100 gigahertz – một điều chưa từng thấy trong công nghệ chuyển mạch băng thông rộng”. Kết quả này của nhóm nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Electronics vào cuối tháng 5/2020.
GS. Akinwande cho biết các bộ chuyển mạch hiện nay tiêu tốn điện năng đáng kể, nguồn năng lượng này đang bị lãng phí. Trong khi đó, bộ chuyển mạch mới sẽ ngắt để tiết kiệm pin cho những chức năng khác trừ phi nó đang hoạt động để chuyển đổi giữa các mạng. Chúng cũng có khả năng truyền tải dữ liệu tốt hơn tốc độ cơ bản của mạng 5G.
Trong nhiều năm qua, Cơ quan quản lý các dự án nghiên cứu quốc phòng tiên tiến của Mỹ (DARPA) đã thúc đẩy việc phát triển các bộ chuyển mạch RF “gần như không tiêu tốn điện năng”. Những nhà nghiên cứu trước đây đã thành công một phần với phổ tần thấp của 5G – ở đó mặc dù tốc độ truyền tin thấp hơn nhưng dữ liệu có thể đi xa hơn. Tuy nhiên, đây là bộ chuyển mạch đầu tiên có thể hoạt động trên toàn bộ phổ tần – từ phổ tần gigahertz (GHz) thấp đến phổ tần terahertz (THz) cao nhất. Đây có thể là chìa khóa để phát triển công nghệ 6G trong tương lai.
Bộ chuyển mạch do nhóm nghiên cứu phát triển sử dụng vật liệu nano boron nitrite lục giác (hBN), một loại vật liệu nano mới nổi, cùng lớp với vật liệu graphene. GS. Akinwande cho biết cấu trúc của bộ chuyển mạch gồm 1 lớp nguyên tử boron và nitơ theo dạng tổ ong, mỏng hơn 1 triệu lần so với sợi tóc con người và được kẹp giữa một cặp điện cực vàng.
Ngoài điện thoại thông minh, bộ chuyển mạch có thể ứng dụng cho nhiều thiết bị khác như hệ thống vệ tinh, radio thông minh, hệ thống liên lạc tự cấu hình lại, internet vạn vật và công nghệ phòng thủ.
“Bộ chuyển mạch tần số vô tuyến sẽ có tác động lớn đến các hệ thống liên lạc, kết nối và radar quân sự. Những thiết bị mới này có thể mang lại hiệu năng vượt trội hơn so với các thiết bị hiện có và kéo dài tuổi thọ pin cho các thiết bị liên lạc di động và hệ thống tự cấu hình tiên tiến”, TS.Pani Varanasi, người đứng đầu chương trình khoa học vật liệu tại ban nghiên cứu quân đội thuộc Phòng thí nghiệm nghiên cứu quân sự phát triển khả năng chiến đấu của quân đội Mỹ – đơn vị đã tài trợ cho dự án này cho biết.
Nghiên cứu này xuất phát từ một dự án trước đây, sử dụng hBN để chế tạo ra bộ nhớ nhỏ nhất. GS. Akinwande cho biết các nhà tài trợ khuyến khích nhóm nghiên cứu tìm kiếm những ứng dụng khác từ vật liệu này, từ đó, họ chuyển sang nghiên cứu bộ chuyển mạch RF.
Nhóm nghiên cứu bao gồm giáo sư kỹ thuật điện và máy tính Jack Lee, các học viên cao học Myungsoo Kim, Ruijing Ge và Xiaohan Wu. Họ đã hợp tác với nhóm nghiên cứu ở Viện Điện tử, vi điện tử và công nghệ nano do Emiliano Pallecchi và Henri Happy dẫn đầu. □
Thanh An dịch
Nguồn: https://techxplore.com/news/2020-05-5g-battery-life-higher-bandwidth.html
