Antena de vidro transforma janelas em estações-base 5G
(spectrum.ieee.org)- Empresas japonesas estão desenvolvendo e implantando antenas transparentes de vidro fixadas no lado interno das janelas de edifícios para ampliar a área de serviço 5G sem prejudicar a paisagem urbana nem a aparência externa dos prédios
- Como o 5G usa faixas de frequência mais altas que o 4G, a área de cobertura de cada estação-base fica menor, e as operadoras japonesas vêm ampliando o compartilhamento de infraestrutura por falta de locais de instalação e pelo custo de implantação
- A operadora sediada em Tóquio JTower implantou no mês passado a antena de vidro desenvolvida com participação da AGC e da NTT Docomo, e o primeiro local de instalação foi uma janela em Shinjuku, Tóquio
- A WAVEANTENNA da AGC tem uma estrutura que insere material condutor transparente e resina transparente entre duas placas de vidro, sendo otimizada para a faixa de 3,7~4,5GHz dentro do espectro 5G Sub6
- As antenas de janela ampliam as opções de posição e altura para instalação de estações-base, e a AGC já aplicou antenas 5G de vidro em automóveis, garantindo casos de uso como o serviço de aluguel sob demanda de EVs Halo.Car em Las Vegas
Antena transparente que transforma janelas em área de serviço 5G
- O 5G começou a ser implantado em 2018 ou 2019 e desde então se espalhou para centenas de milhões de usuários no mundo todo
- Ele oferece menor latência do que as gerações anteriores de rede, mas exige mais estações-base para cobrir a mesma área
- Empresas japonesas estão desenvolvendo antenas transparentes de vidro para que janelas funcionem como estações-base compartilháveis por várias operadoras, sem aumentar a quantidade de equipamentos visíveis em espaços compartilhados
Por que a implantação do 5G está olhando para janelas de edifícios
- As redes 5G incluem faixas de frequência mais altas que o 4G
- Estações-base que usam frequências mais altas têm uma área de cobertura menor, exigindo uma instalação mais densa do que no 4G
- As operadoras japonesas vêm adotando o compartilhamento de infraestrutura móvel por falta de locais de instalação e pelo custo de construção do 5G
Primeira implantação de JTower, AGC e NTT Docomo
- A operadora sediada em Tóquio JTower anunciou no mês passado a implantação da nova antena de vidro
- A fabricante de vidro AGC e a operadora móvel NTT Docomo participaram de parte do desenvolvimento dessa antena
- A primeira antena foi instalada em uma janela na região de Shinjuku, em Tóquio
- Shota Ochiai, gerente de marketing da AGC, apresentou o produto como a primeira antena do mundo a transformar janelas em estações-base, sendo fixada na parte interna das janelas para criar uma área de serviço no exterior sem prejudicar a paisagem urbana nem a aparência dos edifícios
Estrutura e funcionamento da antena transparente
- Essa antena é baseada em material condutor transparente
- Ela tem uma estrutura que intercala material condutor transparente e resina transparente do tipo usado em para-brisas automotivos laminados entre duas placas de vidro
- Kentaro Oka, da AGC, afirma que a ideia de usar material condutor transparente como antena não existia antes, e que inserir o material condutor entre vidros aumentou muito a durabilidade da antena
- Como pode ser projetada de acordo com a espessura do vidro, ela reduz a atenuação e a reflexão dos sinais sem fio absorvidos e emitidos pelo conjunto da janela
- A tecnologia proprietária da AGC ameniza a distorção da direção das ondas de rádio quando elas atravessam a janela
Características e frequência da WAVEANTENNA
- O nome do produto da AGC é WAVEANTENNA e ele é instalado na superfície interna da janela
- Tirando os cabos, ele quase não chama atenção e normalmente é colocado em posições fora do campo de visão, como a parte superior ou a borda da janela
- A WAVEANTENNA é compatível com a faixa 5G Sub6, que se refere a sinais abaixo de 6GHz
- Antenas Sub6 usam faixas de frequência mais baixas, que atravessam melhor barreiras como paredes e edifícios, sendo uma parte importante da implantação do 5G
- Essa faixa se distingue da área de ondas milimétricas do 5G, que oferece largura de banda mais alta
Histórico do produto e versão compartilhável
- Segundo a AGC, a versão inicial do produto foi lançada em 2020
- Uma versão que pode ser compartilhada por várias redes móveis foi introduzida no ano passado
- A AGC afirma que essa antena é otimizada para a faixa de 3,7~4,5GHz
- Essa faixa oferece uma largura de banda considerável, mas não chega ao nível que uma implantação ideal de 5G por ondas milimétricas pode alcançar
- Ondas milimétricas geralmente podem oferecer largura de banda na faixa de 10~50GHz
Expansão dos locais de instalação e aplicação em automóveis
- À medida que o compartilhamento de infraestrutura se torna mais importante para as operadoras, as antenas de vidro podem ser usadas para expandir a cobertura 5G
- Esse dispositivo não só amplia os locais possíveis para instalar estações-base, como também facilita a escolha da altura de instalação adequada
- A AGC também aplicou antenas 5G de vidro em automóveis e acredita que isso pode ajudar a reduzir quedas de sinal
- Entre os casos de uso está o serviço de aluguel sob demanda de EVs Halo.Car em Las Vegas, que depende de uma rede de alta velocidade para que motoristas remotos entreguem veículos aos clientes
1 comentários
Opiniões no Hacker News
Sou a favor de antenas celulares mais discretas, mas, neste caso, só pelas fotos, elas não parecem transparentes nem inofensivas
Talvez dê para deixar as conexões menos visíveis sem cabos coaxiais expostos, evitar colocar uma janela extra sobre a janela existente e tornar as áreas condutivas mais transparentes, mas por enquanto isso parece útil apenas como prova de conceito
É preciso ver como o produto comercial vai sair, e normalmente há dezenas de antenas em uma torre, então não parece que todas poderiam ter essa aparência
Se, por causa das emissões radiadas, for preciso impedir que pessoas cheguem a menos de 3 m, então parece que nem se deveria simplesmente olhar pela janela do lado de fora
Fachadas de vidro quase sempre usam vidro Low-E para evitar que o prédio vire uma enorme estufa, e esse vidro bloqueia muito bem as frequências de 5G[1]
Somado ao curto alcance das ondas de rádio do 5G, encontrar locais onde instalar antenas 5G se torna algo bem difícil
Este produto permite que as operadoras fixem antenas no lado interno da fachada do edifício e ainda forneçam cobertura para o lado de fora, reduzindo bastante o custo e a dificuldade de instalar mastros 5G
Equipamentos sensíveis podem ficar em espaços vazios comuns do edifício, não há necessidade de gabinetes impermeáveis grandes e feios, e também diminui a necessidade de perfurar a vedação contra água do prédio para passar cabos até antenas externas
Para tornar isso possível, provavelmente foi necessário bastante ajuste para incluir a própria janela Low-E à qual a antena é fixada no projeto de radiofrequência
O fato de a antena física ser de vidro e parcialmente transparente é, na verdade, menos interessante; é bem provável que o vidro tenha sido escolhido porque é muito rígido, facilitando manter constante a distância entre os componentes condutivos e a janela para que ocorra o acoplamento de RF correto
[1] https://www.ranplanwireless.com/gb/resources/low-e-glass/
Mas nem todo site precisa ter essa aparência; aqui, isso está mais perto de uma small cell para melhorar a cobertura dentro do prédio ou em algumas ruas próximas
A potência também é muito mais baixa, não muito diferente de um ponto de acesso Wi-Fi, então uma pessoa não vai ser cozida só por chegar perto
innocuous significa não nocivo, enquanto inconspicuous significa pouco visível ou que não chama atenção
Como o fundo atrás é plano e dá para ver uma ou duas linhas, nesse nível ela não parece nem um pouco exageradamente chamativa
Mesmo incluindo o arranjo dos cabos de alimentação, talvez não sirva para espaços de ocultação muito sofisticados, mas parece boa o suficiente para a maioria dos lugares
Considerando as alternativas possíveis em cidades e espaços comerciais, é uma melhora considerável
O que mais me intriga é o nível de potência
Gostaria de saber quanto ela pode transmitir quando o Joe do financeiro está a 8 pés de distância, e como isso difere de uma antena comum fixada em prédio ou em poste
Também é importante saber para quais frequências essa antena foi feita
Como o 5G pode operar em várias bandas, eu gostaria de saber se é equipamento de ondas milimétricas ou de uma banda mais baixa
Acredito que quem enxerga possibilidades e potencial é quem move o mundo
Dentro de prédios, há muitos lugares onde um painel de vidro levemente escurecido não destoaria muito, e isso é muito melhor do que uma caixa grande, feia e opaca de plástico
Especialmente se um arquiteto integrar isso bem ao projeto, dá para torná-la muito discreta mesmo sem ser 100% transparente
Muitos prédios também têm painéis de vidro afastados do fluxo de pedestres, como janelas altas, tetos e áreas técnicas
Será que seria possível criar uma rede mesh 5G em que voluntários fornecem a própria conectividade, eliminando as operadoras móveis?
Ao longo dos anos houve muitas tentativas, mas algumas mudaram de rumo, como a Meraki, ou fecharam e venderam seus ativos para provedores de internet existentes, como a Common Networks
O maior obstáculo é que operar transmissores de alto desempenho de forma confiável não é fácil para amadores, e a remuneração por transmissor não é tão grande
Dá para usar provedores residenciais de internet como exemplo, mas isso se aplica igualmente a redes celulares
Quanto mais “mesh” a rede for, pior fica o problema, porque a receita precisa ser dividida entre mais pessoas
Além disso, em acesso à internet, confiabilidade é extremamente importante
Como é difícil para amadores manterem alta disponibilidade, uma rede mesh descentralizada precisaria de muita redundância em uma determinada área para oferecer serviço real de internet, e isso reduziria ainda mais a renda por nó
No fim, passa a ser necessário ter uma equipe de técnicos circulando para consertar e otimizar nós assim que os problemas aparecem, que é basicamente o que provedores de internet e operadoras móveis fazem
Em redes mesh, a ideia costuma ser que o proprietário do imóvel seja dono do nó; no modelo tradicional de provedor de internet, o proprietário do imóvel aluga o espaço para a empresa que possui o nó
Do ponto de vista do locador, muitas vezes o segundo modelo, por ser mais familiar, é o preferido
Basta olhar para apartamentos com WiFi denso: como não há alocação ou gestão centralizada de espectro, fica tudo muito congestionado
Vira uma terra sem lei, em que cada um transmite no canal e na potência que quiser dentro dos limites legais, e sem gestão centralizada muita gente não tem uma boa experiência
O motivo de o WiFi em 5 GHz/6 GHz ser mais utilizável é que ele naturalmente faz você ouvir menos o sinal dos vizinhos
Se descermos para 700 MHz/900 MHz/1,2 GHz, usados em muitas implantações 5G, estamos indo na direção oposta àquela que o WiFi tomou para tentar resolver esse problema
Quanto mais baixa a frequência, maior será o problema dos vizinhos barulhentos
Se, além disso, você depender de roteamento mesh enquanto cada pessoa satura a banda à sua maneira, a confiabilidade e a eficiência da transmissão de dados cairão muito
Usar celulares como nós de retransmissão consome bateria demais, então já começa difícil; no fim, seria preciso depender de voluntários instalando estações-base cabeadas por conta própria
Existe a rede mesh LoRaWAN Helium[0], baseada em voluntários, e eles também adicionaram 5G há cerca de 2 anos
Mas ela é baseada em criptomoeda, e não parece lucrativa para voluntários que investem em equipamentos de rádio e antenas. Pelo menos não onde eu moro
Meu vizinho ainda tem uma antena e um rádio Helium na varanda, mas estão offline porque o custo-benefício não fecha
Dito isso, esse é hardware LoRaWAN anterior ao 5G, e não conheço ninguém que realmente opere a versão 5G
Tecnicamente eu gostava da ideia, mas o projeto é centrado em tokens de criptomoeda e, no geral, tinha um cheiro de web3 que me afastou
[0] https://en.wikipedia.org/wiki/Helium_Network
Primeiro, há a questão de qual frequência usar
Se usar 2,4 GHz ou 5 GHz, os vizinhos que usam WiFi vão odiar
Há também a faixa de 6 GHz, mas ela tem problemas para longas distâncias; 3,5 GHz CBRS talvez seja a melhor opção, mas exige alocação de espectro e uma organização para operar
As boas faixas de baixa frequência e longo alcance estão com as operadoras móveis
Segundo, o alcance de um roteador doméstico é bem curto, provavelmente algo em torno de 1 milha
Para cobrir uma cidade seriam necessários muitos nós, e roteadores 5G também não são baratos
Isso também significa que, ao sair da cidade, não haveria sinal
A maioria dos roteadores é para uso interno e, para obter cobertura adequada, eles precisariam ser instalados em postes externos
Terceiro, não tenho certeza de que exista de fato comunicação direta entre dispositivos no 5G
Houve o LTE-Direct, mas ele não foi implementado; as especificações do 5G também incluem D2D, mas não encontrei casos de implementação
Muitos carros um pouco mais antigos, dos anos 2000 a 2020, também tinham antenas embutidas no vidro
A ideia em si é sólida
Como a antena dentro do vidro fica protegida, ela pode ser muito fina e quase invisível, além de ser esteticamente melhor do que uma shark fin no teto ou uma haste
Vejo isso mais como uma escolha estética do que de engenharia
Do ponto de vista de engenharia, uma pequena antena no teto já resolve o problema muito bem
Carros geralmente têm várias antenas embutidas em locais como o vidro traseiro
Mesmo para rádio FM, há 3 ou mais antenas em diferentes posições, e o receptor alterna para o sinal melhor entre elas
Uma única shark fin não basta
Eu gostaria de ver uma versão que também funcionasse como placa de saída de emergência
https://www.exitsignwarehouse.com/products/esw-el-r
Os novos trens de alta velocidade do nosso país também usam uma tecnologia parecida para melhorar a recepção de celular em movimento
https://press.siemens.com/global/en/pressrelease/obb-puts-fi...
Este texto fala de usar janelas como antenas ativas
Já os trens modernos começaram a usar janelas permeáveis, pelas quais a cobertura de rádio externa consegue passar
As janelas dos trens têm revestimento metálico para bloquear a luz solar e, infelizmente, isso também bloqueia as ondas de rádio
O “windows” do título estava em minúsculas, mas mesmo assim demorei um instante para perceber que não era sobre o sistema operacional, e sim sobre janelas
Em italiano, file significa fila, mas quando vejo a palavra file em algum lugar, acabo lendo como o termo de TI em inglês “arquivo”
Sempre dou uma risadinha quando isso acontece
Será que o sinal não ficaria instável se alguém batesse de leve no vidro, ou se vento ou chuva forte atingissem a janela?
Mas, segundo o texto, essa antena opera apenas em faixas abaixo de 5 GHz, o que faz muito mais sentido
A maioria das janelas modernas usa um revestimento de alumínio para refletir ultravioleta, geralmente chamado de vidro Low-E
Esse revestimento é muito eficaz em atenuar frequências de ondas milimétricas, então a janela acaba sendo praticamente um dos piores lugares do prédio para colocar uma antena
Mas a maioria das pessoas não precisa de WiFi gigabit no celular ou em outros dispositivos, então o 5G de ondas milimétricas de verdade parece ser usado principalmente, por enquanto, para internet residencial sem fio
Será que isso funcionaria também com vidro 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 :
A legenda da foto diz: “foto interna de um dispositivo retangular de vidro preso à janela de um prédio, com um cabo conectado entre o dispositivo e o teto”
Mas isso é claramente uma imagem gerada por IA
Olhando o reflexo da lâmpada na janela, ele se sobrepõe ao caixilho
Dá a impressão de que agora virou padrão apresentar imagens geradas por IA como se fossem reais
A Alcan Systems também fabrica antenas de vidro 5G
Só que essa empresa usa tecnologia de display LCD para criar um arranjo em fase e ajustar dinamicamente a direção do sinal
https://www.alcansystems.com/