Hele reeksen apparaten die gelijktijdig en zonder functieverlies met elkaar verbonden zijn; complete films downloaden in luttele seconden; zelfrijdende auto’s: het extreem snelle 5G-netwerk moet dit allemaal mogelijk maken. Probleem is dat voor de snelste vorm van 5G zeer snelle draadloze verbindingen nodig zijn die nu alleen op korte afstanden werken. Aan de TU/e is daarom een nieuwe antennetechnologie ontwikkeld die voor deze snelle vorm van 5G – en zelfs al diens opvolger 6G – communicatie over lange afstanden mogelijk maakt. Onlangs vond met succes de eerste praktijktest hiervan plaats vanaf het dak van twee gebouwen op de TU/e-campus.

De volgende generatie draadloze netwerken, 5G, wordt naar verwachting vanaf 2020 commercieel uitgerold. Het gaat hierbij om de eerste fase, met relatief lage frequenties, net iets sneller dan 4G. Maar: hoe hoger de frequentie, hoe meer data je kunt versturen. Daarom wordt ook toegewerkt naar een vorm van 5G die bij veel hogere frequenties werkt – 26 GHz om precies te zijn. Dan gaat de capaciteit gelijk een factor honderd omhoog, en dat is nodig voor bijvoorbeeld zelfrijdende auto’s.

Luister nu naar De IO Show!

Elke week het nieuws van Innovation Origins in je oren!

De enorme toename van de datasnelheid in 5G vereist dat óók de draadloze verbindingen tussen basisstations een enorme capaciteit hebben. Vandaar dat hiervoor nog hogere frequenties zullen worden gebruikt, van 80 GHz. “Het probleem bij het versturen van signalen bij deze hoge frequenties is dat ze alleen op zeer korte afstand sterk genoeg zijn”, zegt Bart Smolders, hoogleraar telecommunicatie aan de TU Eindhoven.

Elektronisch gekoppelde antennes

Aan de TU Eindhoven wordt daarom al een aantal jaar gewerkt aan antennes die signalen bij deze hoge frequenties over langere afstand mogelijk maken. De technologie maakt gebruik van een reeks elektronisch gekoppelde antennes, die de radiobundels elektronisch in de juiste richting sturen, gecombineerd met een schotelantenne die de energie focust en de afstand vergroot. Die technologie is binnen TU/e-spin-off MaxWaves verder ontwikkeld tot een demonstrator, de eerste stap naar een prototype.

“De antennes bundelen meerdere radiogolven tot een zeer smal, sterk radiosignaal, vergelijkbaar met een laserbundel”, zegt Ronis Maximidis, TU/e-promovendus en medeoprichter van MaxWaves. Daardoor is volgens Maximidis een honderd keer zo grote signaalsterkte mogelijk, waardoor een vijf keer grotere afstand kan worden gehaald dan met de huidige technieken.

De hoogfrequente signalen vereisen dat de verzendende en ontvangende antennes precies goed naar elkaar gericht zijn, onder alle weersomstandigheden. Maximidis: “Ons systeem lijnt de antennebundels elektronisch uit, waardoor de schotels die de antennes bevatten niet mechanisch hoeven te bewegen.”

Live demo

Onlangs is het systeem voor het eerst in de praktijk getest. Vanaf het dak op twee gebouwen op de campus van de TU Eindhoven is met de antennes succesvol een verbinding opgezet, over ongeveer 700 meter. “Met deze test hebben we laten zien dat ons concept buiten het lab werkt. De volgende stap is nu om een prototype te bouwen. Ons doel is om de hele wereld te voorzien van 5G en 6G, zelfs in de meest afgelegen gebieden”, aldus Maximidis.