Negli ultimi decenni, i prodigiosi chip hanno fatto irruzione nella colonna sonora delle nostre vite, fungendo da cuore dei dispositivi attraverso i quali otteniamo informazioni, lavoriamo, ci divertiamo e interagiamo con altre persone.
La matematica dell’amore: “Se mi dai un like…”
I social network ne sono un esempio: “Né con te né senza tweet”. WhatsApp è l’applicazione di messaggistica istantanea più utilizzata al mondo. Ogni giorno vengono inviati circa 5 miliardi di emoji, quasi uno per ogni persona del pianeta. L’app Tinder, con 50 milioni di utenti, è presente in 196 paesi. Attraverso Tinder, vengono realizzati più di 26 milioni di appuntamenti in base a un algoritmo che cerca di prevedere persone simili e assegna a ciascun profilo un punteggio segreto basato su una serie di variabili, inclusi i Mi piace che riceve. È la matematica dell’amore: “Se mi dai un like lascio tutto”.
Quest’anno saremo più di 5 miliardi di utenti Internet in tutto il mondo con un traffico dati equivalente al download di 40.000 film al secondo. E una parte importante di quei dati viene scambiata tra macchine, senza l’intervento di alcun essere umano, in processi chiamati M2M (machine to machine). I microchip sono la base perché tutto questo avvenga.
Portami sulla luna e lasciami giocare tra le stelle
L’Internet of Things (IoT) è il nuovo paradigma di comunicazione che include l’interconnettività tra oggetti (dai sensori e dispositivi meccanici agli oggetti di uso quotidiano come frigoriferi, scarpe o vestiti). Ciò genera un vasto campo di potenziali applicazioni come l’industria 4.0, l’agricoltura di precisione, le auto a guida autonoma, le città intelligenti, i dispositivi indossabili (dispositivi di sensori incorporati nell’abbigliamento) o la domotica, tra molti altri. La casa del futuro è già qui: frigoriferi che fanno la spesa, spazzolini da denti che ci informano della revisione annuale… “Grazie al 5G, Che mi ha dato tanto”. Questa tendenza tecnologica sarà inarrestabile. Il mondo fisico si fonde con il mondo digitale e possiamo chiedere tutto!
Reti di microchip interconnessi per far posto al 5G
Per estendere la connettività a un’infinità di oggetti, ci sono molte sfide che devono essere affrontate a diversi livelli. Una componente importante per abilitare l’IoT è la tecnologia utilizzata per lo scambio di informazioni tra i vari dispositivi, ovvero le reti di comunicazione.
Questo mondo iperconnesso sarà possibile grazie alla quinta generazione di reti mobili o 5G. Una delle applicazioni è l’accesso wireless fisso che sfrutta le reti mobili. Il sistema consente di offrire servizi Internet con grande capacità di dati e velocità di gigabit al secondo. La fibra ottica non sarà più l’unica opzione per scaricare dati ad alta velocità senza perdere capacità e con tempi di latenza di millisecondi. Possiamo parlare di navigazione quasi in tempo reale, cosa particolarmente importante, ad esempio, nelle auto a guida autonoma, poiché ridurre al minimo il loro tempo di risposta migliora la sicurezza.
La tecnologia 5G cerca di sfruttare un’area dello spettro elettromagnetico oltre le attuali frequenze Wi-Fi e dei telefoni cellulari, a decine di gigahertz. Questo genera velocità più elevate e più larghezza di banda, risolvendo il problema della saturazione dello spettro radio attuale. La riduzione dell’area di copertura dovuta alla minore portata di queste onde sarà compensata da un massiccio dispiegamento di antenne intelligenti di superficie. Queste antenne saranno integrate nell’ambiente per ridurre al minimo l’impatto visivo.
Antenne intelligenti e chip beamformer
Gli array di antenne svolgono un ruolo molto importante nei miglioramenti introdotti nell’implementazione delle incipienti reti 5G e 6G sperimentali, nonché nelle comunicazioni satellitari (SATCOM).
Tra i principali vantaggi dell’utilizzo degli array di antenne vi sono la possibilità di dirigere il diagramma di radiazione elettronicamente, senza parti meccaniche, in microsecondi, e la possibilità di generare più fasci di radiazione. Ciò si ottiene controllando elettronicamente la fase del segnale ricevuto o emesso in ciascuno degli elementi radianti che compongono l’array, in modo che l’interferenza del campo irradiato da ciascuna delle singole antenne abbia il massimo o il minimo nelle posizioni desiderate, in quelli che sono noti come chip beamformer.
L’elettronica di controllo è inserita nella parte radiante, ottenendo minori perdite in ricezione e meno potenza richiesta in trasmissione, generando una struttura più tollerante ai guasti e a basso impatto visivo. Ma questo non è facile da ottenere con segnali ad onda millimetrica a causa delle dimensioni ridotte e della distanza tra gli elementi radianti. L’uso di un gran numero di piccoli chip (fino a 64) distribuiti sulla superficie dell’antenna consente di ottenere antenne piatte delle dimensioni di un tablet. Lo sviluppo di questo tipo di antenna sarà fondamentale affinché le nuove applicazioni di massa nella tecnologia 5G e le future applicazioni 6G siano competitive.
Autore
Concepción Aldea Chagoyen, Carlos Sanchez Azqueta, Santiago Celma Pueyo, Università di Saragozza
