Гаджеты научились заряжать прямо через вышки 5G. Как новое поколение сотовой связи изменит жизнь людей?

В ноябре холдинговая компания SoftBank заявила, что будет использовать базовые станции 5G для зарядки гаджетов. Порядка 200 тысяч сотовых вышек и передатчиков в Японии получат дополнительную функцию, которая может существенно упростить зарядку смартфонов и носимых устройств. SoftBank предложит пользователям заряжать свои гаджеты при близком контакте с базовой станцией — беспроводным способом мощностью до одного милливатта на расстоянии до 10 метров. В будущем специалисты намерены увеличить необходимое для зарядки устройства расстояние до ста метров. Японская корпорация планирует запустить коммерческую эксплуатацию технологии к 2025 году.

Технически инициатива SoftBank вполне осуществима. Технология 5G — как и другие форматы связи — основана на передаче энергии. Однако если 3G и 4G работают на частотах от 1 до 6 гигагерц, то новый стандарт связи ближе к диапазону между 24 и 90 гигагерцами. Так, 5G-связь обеспечивает более высокую скорость передачи данных, но сильно зависит от физических препятствий и менее эффективно работает на больших расстояниях.

Существующие способы беспроводной зарядки гаджетов являются компромиссными — для передачи энергии так или иначе необходим контакт девайса с зарядным устройством. Например, чрезвычайно распространенный сейчас стандарт Qi требует, чтобы от индукционной катушки телефона до зарядной пластины с передатчиком было расстояние не более четырех сантиметров. Представленный Xiaomi в январе 2021 года прототип зарядного устройства Mi Air Charge не связан с 5G, но позволяет зарядить смартфон на расстоянии в несколько метров.

В начале 2021 года ученые Технологического института Джорджии описали способ передачи энергии посредством 5G. Ведущий автор исследования проекта ATHENA Манос Тенцерис предлагает использовать для сбора электроэнергии линзу Ротмана — устройство, которое собирает «луч» от базовой станции и направляет его непосредственно в гаджет. Это позволяет эффективно собирать энергию на частоте 28 гигагерц и расстоянии до 180 метров. Угол приема сигнала ограничивается 120 градусами, из-за чего смартфон или другой гаджет должен быть направлен на базовую станцию.

На выставке CES-2020 американский стартап Guru представил прототип одноименного зарядного устройства, которое принимает энергию от вышек 5G и отдает ее конкретному аппарату. Представленное изобретение фактически является стационарным, однако не требует подключения к электросети. По словам создателей устройства, Guru эффективно работает на расстоянии нескольких метров от сотовой станции. Телефон или смарт-часы с помощью такого аксессуара заряжаются быстрее, чем по беспроводному стандарту, однако медленнее, чем при подключении к розетке.

Несмотря на бесспорное удобство зарядки смартфона, умных часов, беспроводных наушников по воздуху, новая технология в первую очередь повлияет на сегмент интернета вещей (internet of things, IoT). Теоретически полностью беспроводная зарядка позволит отказаться от крупных аккумуляторов в ряде гаджетов умного дома и девайсов, встроенных в городскую сетевую инфраструктуру. Например, не нужно будет менять батарейки в маломощных осветительных приборах, устройствах, выявляющих утечку газа, часах, GPS-брелоках, отслеживающих местонахождение личных вещей и многих других гаджетах.

В теории, если в условной локации базовые станции будут находиться на небольшом расстоянии друг от друга, городские службы смогут эксплуатировать больше автономных устройств. Так, собирающий энергию от 5G дрон может собирать информацию о погодных условиях, с помощью камер следить за порядком, раздавать беспроводной интернет через Wi-Fi. При этом беспилотник нужно будет спускать на землю только для обслуживания и в случае поломки. Количество беспроводных устройств, используемых в сфере ЖКХ, охраны порядка, экологии, может быть огромным.

В сообщении SoftBank говорится, что беспроводная зарядка станет услугой, которую сотовые операторы будут оказывать своим клиентам. Судя по всему, она окажется платной, однако вряд ли данный способ будет дороже проводной зарядки. Базовые станции едва ли позволят быстро зарядить гаджет пользователя с нуля, однако вероятность остаться в городе с разряженным телефоном без возможности вызвать такси будет близка к нулевой.

Так как над технологией полностью беспроводной зарядки работают несколько компаний и стартапов, в будущем может возникнуть вопрос совместимости оборудования. Например, в представленном Xiaomi стандарте Mi Air Charge для приема сигнала необходимо наличие двух антенных блоков, расположенных на смартфоне. Специалисты исследовательской группы ATHENA предлагают размещать на гаджете высокотехнологичный стикер. Все описанные технологии требуют наличие приемника, который либо устанавливается пользователем, либо — непосредственно при производстве устройства. Соответственно в ближайшие годы могут появиться несколько стандартов 5G-зарядки, работающих только с определенным оборудованием. Похожая ситуация наблюдается в сегментах проводной зарядки для смартфонов и устройств интернета вещей.

Для эффективного применения технологии зарядки по воздуху требуется наличие большого количества базовых станций. Сотовые вышки и передатчики нужно размещать буквально через каждый квартал или даже чаще. Это связано с тем, что волны 5G более короткие по длине — связь на большом расстоянии теряется, как и при прохождении сквозь стены и другие физические преграды. Однако в случае модернизации существующей сетевой инфраструктуры — что необходимо при развертывании стандарта пятого поколения — данная проблема будет решена. По крайней мере в крупных городах.