Chinesische Ingenieure haben ein innovatives Metasurface-System entwickelt, das alltägliche Oberflächen wie Gebäudewände und unterirdische Rohre in aktive Komponenten für drahtlose Netzwerke der nächsten Generation verwandelt.
Diese preisgekrönte Entwicklung verspricht, Funklöcher zu beseitigen und gleichzeitig eine präzise Umgebungserfassung zu ermöglichen.
Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt in der 6G-Entwicklung dar.
Die Technologie, bekannt als Distributed Integrated Sensing and Communication Metasurface (DISACM), nutzt intelligente, rekonfigurierbare Oberflächen, um die Ausbreitung drahtloser Signale dynamisch zu steuern.
Sie ermöglicht verbesserte Kommunikation, Echtzeit-Umgebungserkennung und koordiniertes Rechnen.
Und das alles integriert in einer einzigen Plattform.
Forscher demonstrierten die Leistungsfähigkeit des Systems in Smart-City-Umgebungen, indem sie zehn DISACM-Module an einer Gebäudefassade installierten.
Das System verbesserte die Signalstärke in zuvor schwach versorgten Bereichen drastisch.
Um 10 bis 20 Dezibel und ermöglichte gleichzeitig Datenraten von bis zu 400 Megabit pro Sekunde.
Zudem übernahm es Aufgaben der Umweltüberwachung und der Erfassung von Personenströmen.
Die von einem Team der Southeast University in Nanjing unter der Leitung von Professor Cheng Qiang und Akademiemitglied Cui Tiejun, einem anerkannten Pionier auf dem Gebiet der Informations- Metamaterialien, entwickelte Innovation adressiert langjährige Herausforderungen in drahtlosen Netzwerken.
Herkömmliche Wände und Säulen blockieren oder schwächen Signale oft ab, was zu frustrierenden Funklöchern führt.
DISACM bringt speziell entwickelte, künstliche elektromagnetische Materialien als „intelligente Haut“ auf diesen Oberflächen an.
Wenn Signale auf das Material treffen, steuert dieses aktiv die Reflexionen, um die Wellen um Hindernisse herumzuleiten und so die Reichweite effektiv zu vergrößern.
Neben der Signalverbesserung zeichnet sich das System durch seine Sensorfähigkeiten aus.
Bei der Interaktion elektromagnetischer Wellen mit sich bewegenden Personen oder Objekten entstehen feine Veränderungen.
DISACM analysiert diese Schwankungen in Echtzeit, um Position, Geschwindigkeit und Status der erfassten Objekte zu bestimmen.
Diese Doppelfunktion ist besonders wertvoll in anspruchsvollen Umgebungen wie unterirdischen Bergbautunneln oder im Inneren großer Bauwerke, wo herkömmliche Systeme oft versagen.
Bei Feldversuchen in Bergbautunneln erreichten in Wände und Ausrüstung integrierte Module eine Positionierungsgenauigkeit mit Abweichungen von weniger als 10 Zentimetern.
Zudem steigerten sie die empfangene Signalleistung in Funklöchern um rund 20 Dezibel.
Eine solche Leistungsfähigkeit bietet entscheidende Unterstützung für Sicherheitsüberwachung, Personalortung und Notfallkommunikation in risikoreichen Umgebungen.
Das Team um Cui Tiejun stellte bereits 2014 grundlegende Konzepte für Informations-Metamaterialien vor und etablierte damit neue Methoden zur digitalen Manipulation elektromagnetischer Wellen.
Das DISACM-Projekt knüpft an diese Erfolge an und wurde auf der Internationalen Erfindermesse in Genf mit Gold ausgezeichnet.
Die Ergebnisse der Veranstaltung vom März wurden am 14. Juni bekannt gegeben.
Die Southeast University sicherte sich insgesamt beeindruckende 29 Auszeichnungen, darunter mehrere Goldmedaillen.
Diese Technologie unterstreicht Chinas entschlossenes Vorgehen in der 6G-Forschung mit dem Ziel, intelligentere und reaktionsschnellere städtische sowie industrielle Infrastrukturen zu schaffen.
Durch die Integration von Kommunikation und Sensorik in herkömmliche Baumaterialien könnte DISACM den Bedarf an spezieller Hardware verringern, Kosten senken und neue Möglichkeiten für allgegenwärtige Konnektivität in komplexen realen Szenarien eröffnen.
Im weiteren Verlauf der Entwicklung könnte dieser Ansatz die Art und Weise grundlegend verändern, wie zukünftige Netzwerke mit der physischen Umgebung interagieren.