В Китае создали «умную кожу» для зданий — она устраняет мёртвые зоны сотовой связи и следит за людьми

Выражение «кожей чувствую» выходит на новый уровень — китайские учёные создали нечто вроде умной кожи для зданий, которая выполняет функции как беспроводных датчиков, так и ретрансляторов сотовой связи для устранения мёртвых зон в застройке и закрытых помещениях, включая подземные тоннели и шахты.

Впервые о разработке было сообщено в журнале Nature около года назад. Весной этого года на инженерной выставке в Женеве «умная кожа» удостоилась престижной награды — золотой медали. С помощью таких покрытий стены и другие подходящие архитектурные элементы устраняют мёртвые зоны сотовой связи, повышая скорость обмена данными и попутно отслеживая положение людей с точностью до 10 см. Это особенно важно на производстве, где безопасность персонала выходит на первое место. Технология в реальном времени без специальных датчиков определяет присутствие людей в зонах повышенной опасности и не только.

Инженерное решение проблемы мёртвых зон для связи нашли учёные из Юго-Восточного университета (Southeast University) в Нанкине. В общем случае работы велись с прицелом на технологии для сетей 6G и будущих беспроводных систем, что должно помочь превратить стены, колонны и другие элементы городской инфраструктуры из препятствий для радиосигнала в управляемые ретрансляторы и датчики. Разработка получила название Distributed Integrated Sensing and Communication Metasurface, или DISACM — распределённая метаповерхность для совмещённых связи и зондирования.

В основе DISACM лежит интеллектуальная реконфигурируемая поверхность — искусственный электромагнитный материал, работающий как «умная кожа» здания. В обычной беспроводной сети стены, опоры и изгибы тоннелей создают зоны радиотени, а метаповерхность, наоборот, программно меняет фазу и направление отражения радиоволн. Фактически она действует как управляемое зеркало для сигнала: перенаправляет энергию в мёртвые зоны, помогает формировать виртуальные лепестки распространения сигнала и одновременно считывает изменения в окружающей среде по отражённым радиоволнам.

В испытаниях для сценария «умного города» исследователи установили каскад из 10 модулей DISACM на фасаде здания. После включения мощность опорного сигнала в проблемных зонах, измеряемая как RSRP, выросла на 10–20 дБ, а поддерживаемая скорость беспроводной передачи достигала 400 Мбит/с. Одновременно те же модули выполняли функции радиолокационного сенсора: фиксировали перемещение людей и вели подсчёт потока без необходимости в камерах или специальных датчиках.

Тем самым разработка объединяет три функции будущих 6G-сетей: связь, зондирование и распределённые вычисления. Такая инфраструктура может не только улучшать покрытие в плотной городской застройке, под землёй или в закрытых промышленных зонах, но и извлекать информацию о движении объектов, заполненности помещений и состоянии среды. До коммерческого внедрения DISACM ещё предстоит пройти стандартизацию, масштабирование и проверку устойчивости в реальных сетях, но сама идея показывает направление развития 6G: сеть перестаёт быть только каналом передачи данных и начинает воспринимать физическое пространство вокруг себя.