Transforman ventanas en estaciones base 5G con antenas de vidrio
(spectrum.ieee.org)- Empresas japonesas desarrollaron e implementaron antenas transparentes de vidrio que se adhieren al interior de las ventanas de los edificios, con el objetivo de ampliar el área de servicio 5G sin afectar la estética urbana ni la fachada de los edificios
- Como 5G usa bandas de frecuencia más altas que 4G, el alcance de servicio de cada estación base es menor, y las operadoras japonesas están ampliando el uso compartido de infraestructura debido a la falta de lugares de instalación y a los costos de despliegue
- La operadora con sede en Tokio JTower implementó el mes pasado una antena de vidrio desarrollada con la participación de AGC y NTT Docomo; la primera instalación fue en una ventana de Shinjuku, Tokio
- WAVEANTENNA de AGC tiene una estructura que coloca un material conductor transparente y una resina transparente entre dos láminas de vidrio, y está optimizada para 3.7~4.5GHz dentro de la banda 5G Sub6
- Las antenas para ventanas amplían las opciones de ubicación y altura para instalar estaciones base, y AGC también aplicó antenas de vidrio 5G para automóviles, consiguiendo casos de uso como Halo.Car, el servicio de renta de EV bajo demanda de Las Vegas
Antenas transparentes que convierten ventanas en áreas de servicio 5G
- 5G comenzó a desplegarse desde 2018 o 2019 y luego se expandió a cientos de millones de usuarios en todo el mundo
- Ofrece menor latencia que las redes de generaciones anteriores, pero requiere más estaciones base para cubrir una misma zona
- Empresas japonesas están desarrollando antenas transparentes de vidrio para que las ventanas funcionen como estaciones base que varias operadoras puedan compartir, sin aumentar la cantidad de equipos visibles en espacios compartidos
Por qué el despliegue de 5G busca ventanas de edificios
- Las redes 5G incluyen bandas de frecuencia más altas que 4G
- Las estaciones base que usan frecuencias altas tienen un rango de cobertura menor, por lo que requieren una instalación más densa que 4G
- Las operadoras japonesas han avanzado en el uso compartido de infraestructura móvil debido a la falta de lugares de instalación y al costo de desplegar 5G
Primer despliegue de JTower, AGC y NTT Docomo
- La operadora con sede en Tokio JTower anunció el mes pasado el despliegue de una nueva antena de vidrio
- El fabricante de vidrio AGC y la operadora móvil NTT Docomo participaron en parte del desarrollo de esta antena
- La primera antena se instaló en una ventana de la zona de Shinjuku, Tokio
- Shota Ochiai, gerente de marketing de AGC, presentó el producto como la primera antena del mundo que convierte una ventana en estación base, al adherirse al interior de una ventana de edificio para convertir el exterior en área de servicio sin afectar el paisaje urbano ni la fachada del edificio
Estructura y funcionamiento de la antena transparente
- Esta antena se basa en un material conductor transparente
- Su estructura intercala el material conductor transparente y una resina transparente del tipo usado en parabrisas laminados de automóviles entre dos láminas de vidrio
- Kentaro Oka, de AGC, considera que antes no existía la idea de usar un material conductor transparente como antena, y que al colocar el material conductor entre vidrios se aumentó considerablemente la durabilidad de la antena
- Puede diseñarse según el grosor del vidrio, lo que permite reducir la atenuación y reflexión de las señales de radio que absorbe y emite el dispositivo del tamaño de una ventana
- La tecnología propia de AGC mitiga la distorsión en la dirección de las ondas de radio que se produce cuando las ondas atraviesan una ventana
Características y frecuencia de WAVEANTENNA
- El producto de AGC se llama WAVEANTENNA y se instala en la superficie interior de una ventana
- Salvo por el cable, es poco visible y normalmente se coloca en zonas fuera del campo visual, como la parte superior o los bordes de la ventana
- WAVEANTENNA es compatible con la banda 5G Sub6, que se refiere a señales por debajo de 6GHz
- Las antenas Sub6 usan rangos de frecuencia más bajos que atraviesan mejor barreras como paredes y edificios, por lo que son una parte importante del despliegue de 5G
- Esta banda se diferencia del rango de ondas milimétricas 5G, que ofrece mayor ancho de banda
Historial del producto y versión compartida
- Según AGC, la versión inicial de este producto se lanzó en 2020
- Una versión que pueden compartir varias redes móviles se introdujo el año pasado
- AGC afirma que esta antena está optimizada para la banda de 3.7~4.5GHz
- Esta banda ofrece un ancho de banda considerable, pero no llega al nivel que podría alcanzar un despliegue ideal de 5G en ondas milimétricas
- Las ondas milimétricas generalmente pueden ofrecer un ancho de banda de 10~50GHz
Más ubicaciones de instalación y aplicación en automóviles
- A medida que el uso compartido de infraestructura se vuelve más importante para las operadoras, las antenas de vidrio pueden utilizarse para ampliar la cobertura 5G
- Este dispositivo no solo aumenta los lugares posibles para instalar estaciones base, sino que también facilita elegir una altura de instalación adecuada
- AGC también aplicó antenas de vidrio 5G en automóviles, y considera que pueden ayudar a reducir los cortes de señal
- Un caso de uso es Halo.Car, el servicio de renta de EV bajo demanda de Las Vegas, que depende de redes de alta velocidad para que conductores remotos entreguen los vehículos a los clientes
1 comentarios
Opiniones en Hacker News
Estoy a favor de antenas celulares menos visibles, pero en este caso, viendo solo la foto, no parece transparente ni inocuo.
Quizá se puedan hacer menos visibles las conexiones sin cables coaxiales expuestos, evitar tener que poner una ventana adicional sobre la ventana, y hacer más transparente el área conductora, pero por ahora parece útil solo como prueba de concepto.
Habrá que ver cómo sale el producto comercial, y como normalmente hay decenas de antenas en una sola torre, no creo que todas puedan verse así.
Si por las emisiones radiadas hay que impedir que las personas se acerquen a menos de 3 m, parece que tampoco convendría simplemente mirar por esa ventana.
Las fachadas de vidrio casi siempre usan vidrio Low-E para evitar que el edificio se convierta en un enorme invernadero, y ese vidrio bloquea muy bien las frecuencias 5G[1].
Si a eso se suma el corto alcance de las ondas de radio de 5G, encontrar lugares donde instalar antenas 5G se vuelve bastante difícil.
Este producto permite que las telcos coloquen antenas del lado interior de la fachada del edificio y aun así den cobertura hacia afuera, lo que reduce mucho el costo y la dificultad de instalar mástiles 5G.
El equipo sensible puede ubicarse en espacios vacíos normales del edificio, no hacen falta carcasas impermeables grandes y feas, y también se reduce la necesidad de perforar el sellado impermeable del edificio para sacar cables hacia una antena externa.
Para que esto funcione, seguramente hizo falta mucho ajuste para incluir la propia ventana Low-E con la antena adherida dentro del diseño de radiofrecuencia.
Que la antena física sea de vidrio y parcialmente transparente en realidad es menos interesante; probablemente se eligió el vidrio porque es muy rígido y facilita mantener constante la distancia entre los componentes conductores y la ventana, de modo que ocurra el acoplamiento inalámbrico correcto.
[1] https://www.ranplanwireless.com/gb/resources/low-e-glass/
Pero no todos los sitios tienen que verse así; aquí se trata más bien de una celda pequeña para mejorar la cobertura dentro del edificio o en algunas calles cercanas.
La potencia también es mucho menor, no muy distinta de la de una estación base WiFi, así que una persona no se va a cocinar por acercarse.
“Innocuous” significa que no es dañino, mientras que “inconspicuous” significa que no se nota mucho o que no llama la atención.
El fondo detrás es plano y apenas se ven una o dos líneas, así que, con eso, no parece para nada excesivamente llamativa.
Incluso incluyendo el arreglo de líneas de alimentación, quizá no sea para espacios de ocultamiento de altísima gama, pero parece suficientemente buena para la mayoría de los lugares.
Pensando en las alternativas posibles en ciudades y espacios comerciales, es una mejora bastante grande.
Lo que más me intriga es el nivel de potencia.
Me pregunto cuánto puede transmitir cuando Joe, el de contabilidad, está a 8 pies, y en qué se diferencia de una antena típica montada en un edificio o en un poste.
También importa para qué frecuencias es esta antena.
5G puede operar en varias bandas, así que me gustaría saber si es equipo de ondas milimétricas o de una banda más baja.
Creo que quienes ven las posibilidades y el potencial son los que mueven el mundo.
En un edificio hay muchos lugares donde un panel de vidrio un poco oscuro no se vería demasiado fuera de lugar, y es mucho mejor que una caja grande, fea y opaca de plástico.
Sobre todo si un arquitecto lo integra bien en el diseño, puede hacerse muy discreto aunque no sea 100% transparente.
Muchos edificios también tienen paneles de vidrio alejados de las zonas de paso: ventanas altas, techos o áreas de instalaciones.
¿Sería posible crear una red mesh 5G en la que voluntarios aporten su propia conectividad y eliminar a las operadoras móviles?
A lo largo de los años hubo muchos intentos, pero algunos cambiaron de rumbo, como Meraki, o cerraron y vendieron sus activos a proveedores de Internet existentes, como Common Networks.
El mayor obstáculo es que operar transmisores de alto rendimiento de forma estable no es fácil para aficionados, y la compensación por cada transmisor no es mucha.
Se puede poner como ejemplo a los proveedores de Internet residencial, pero aplica exactamente igual a las redes celulares.
Mientras más “mesh” sea la red, más gente tiene que repartirse los ingresos, lo que empeora el problema.
Además, en el acceso a Internet la confiabilidad es extremadamente importante.
Como a los aficionados les cuesta mantener una alta disponibilidad, para que una red mesh descentralizada pueda ofrecer un servicio real de Internet se necesita mucha redundancia en una zona determinada, y eso reduce aún más los ingresos por nodo.
Al final hace falta un equipo de técnicos que salga a reparar y optimizar nodos apenas surja un problema, que es básicamente lo que hacen los proveedores de Internet o las operadoras móviles.
En una red mesh, la idea suele ser que el propietario del inmueble sea dueño del nodo, pero en el modelo tradicional de proveedor de Internet, el propietario le arrienda el espacio a la empresa que posee el nodo.
Desde el punto de vista del arrendador, muchas veces se prefiere este último modelo porque resulta más familiar.
Basta ver departamentos con WiFi muy denso: como no hay asignación ni gestión centralizada del espectro, están muy congestionados.
Se convierten en una tierra de nadie, donde cada quien transmite en el canal y con la potencia que quiere dentro de los límites legales, y sin gestión centralizada no hay mucha gente que tenga una buena experiencia.
La razón por la que el WiFi de 5 GHz/6 GHz es más usable es que, de forma natural, hace que escuches menos la señal de los vecinos.
Si bajas a 700 MHz/900 MHz/1,2 GHz, usados en muchos despliegues 5G, vas justo en la dirección contraria a la que tomó el WiFi para resolver este problema.
Cuanto más baja sea la frecuencia, mayor será el problema de los vecinos ruidosos.
Si además dependes de ruteo mesh en una situación en la que cada persona satura el espectro por su cuenta, la confiabilidad y la eficiencia de la transmisión de datos caen mucho.
Usar teléfonos celulares como nodos de retransmisión consume muchísima batería, así que ya de entrada es difícil; al final habría que depender de que voluntarios instalen estaciones base cableadas por su cuenta.
Existe la red mesh LoRaWAN Helium[0], basada en voluntarios, y hace unos dos años también agregaron 5G.
Pero está basada en criptomonedas, y no parece rentable para los voluntarios que invierten en equipos de radio y antenas. Al menos donde vivo, no lo es.
Mi vecino todavía tiene una antena y una radio Helium en el balcón, pero está fuera de línea porque los ingresos no justifican el costo.
De todos modos, ese es hardware LoRaWAN anterior a 5G, y no conozco a nadie que opere realmente la versión 5G.
Técnicamente me gustaba la idea, pero me echó para atrás que el proyecto estuviera centrado en un token cripto y que, en general, oliera mucho a web3.
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Helium_Network
Primero, está el problema de qué frecuencia usar.
Si usas 2,4 GHz o 5 GHz, a los vecinos que usan WiFi no les va a gustar.
También está la banda de 6 GHz, pero tiene problemas para largas distancias; 3,5 GHz CBRS quizá sea la mejor opción, pero requiere asignación de espectro y una organización que la opere.
Las buenas bandas de baja frecuencia y largo alcance las tienen las operadoras móviles.
Segundo, el alcance de un router doméstico es bastante corto, probablemente alrededor de 1 milla.
Para cubrir una ciudad harían falta muchísimos nodos, y los routers 5G tampoco son baratos.
Eso también significa que, al salir de la ciudad, no habría recepción.
La mayoría de los routers son para interiores, y para lograr una cobertura adecuada habría que instalarlos afuera, en postes.
Tercero, no estoy seguro de que en 5G exista realmente comunicación directa entre dispositivos.
Existía LTE-Direct, pero no se implementó, y aunque las especificaciones 5G incluyen D2D, no encontré casos de implementación.
Muchos autos algo antiguos de las décadas de 2000 a 2020 también tenían antenas integradas en el vidrio.
La idea en sí es sólida.
Como la antena dentro del vidrio está protegida, puede hacerse muy delgada y casi invisible, y estéticamente queda mejor que una aleta de tiburón o una varilla en el techo.
Creo que esto es más una decisión estética que una de ingeniería.
Con solo poner una antena pequeña en el techo, el problema de ingeniería queda suficientemente resuelto.
Los autos suelen tener varias antenas integradas en lugares como el vidrio trasero.
Incluso para cosas como la radio FM hay 3 o más antenas en distintas ubicaciones, y el receptor cambia a la que tenga mejor señal.
Una sola aleta de tiburón no alcanza.
Me gustaría ver una versión que también funcione como señal de salida de emergencia.
https://www.exitsignwarehouse.com/products/esw-el-r
Los nuevos trenes de alta velocidad de nuestro país también usan una tecnología similar para mejorar la recepción del celular en movimiento.
https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/obb-puts-fi...
Este artículo trata de usar las ventanas como antenas activas.
En cambio, los trenes modernos están empezando a usar ventanas permeables que dejan pasar la cobertura de radio del exterior.
Las ventanas de los trenes tienen un recubrimiento metálico para bloquear la luz solar, y lamentablemente también bloquean las ondas de radio.
Aunque “windows” en el título estaba en minúscula, me tomó un momento darme cuenta de que no hablaba del sistema operativo, sino de ventanas.
En italiano, file significa fila, pero cuando veo la palabra file en algún lado, la leo como el término de TI en inglés “archivo”.
Cada vez me da un poco de risa.
¿No se distorsionaría la señal si golpean suavemente el vidrio, o si le pega el viento o una lluvia fuerte?
Pero según el artículo, esta antena solo funciona en bandas por debajo de 5 GHz, y eso tiene mucho más sentido.
La mayoría de las ventanas modernas usan un recubrimiento de aluminio para reflejar la luz ultravioleta, y normalmente se les llama vidrio Low-E.
Ese recubrimiento es muy bueno para atenuar frecuencias de onda milimétrica, así que las ventanas se vuelven prácticamente uno de los peores lugares de un edificio para colocar una antena.
Pero como la mayoría de la gente no necesita WiFi de gigabit en su teléfono u otros dispositivos, parece que el 5G de onda milimétrica real por ahora se usa principalmente para internet inalámbrico residencial.
¿Esto también funcionaría con vidrio peptídico?
“A self-healing multispectral transparent adhesive peptide glass”
https://www.nature.com/articles/s41586-024-07408-x :
Transducer:
https://en.wikipedia.org/wiki/Transducer
https://news.ycombinator.com/item?id=41442489 :
El pie de foto dice: “Foto interior de un dispositivo de vidrio rectangular pegado a la ventana de un edificio, con un cable conectado entre el dispositivo y el techo”.
Pero esto claramente es una imagen generada por IA.
Si miras el reflejo de la lámpara en la ventana, se superpone con el marco.
Me pregunto si ahora ya es estándar presentar imágenes generadas por IA como si fueran reales.
Alcan Systems también fabrica antenas de vidrio 5G.
Solo que esta empresa usa tecnología de pantallas LCD para crear un arreglo en fase y ajustar dinámicamente la dirección de la señal.
https://www.alcansystems.com/