Meistens muss sich niemand Gedanken darüber machen, wie die Mobilfunknetze funktionieren, auf die wir uns alle verlassen. Aber es wird viele nicht überraschen zu hören, dass einige Teile, wie es bei der Infrastruktur oft der Fall ist, die neueste Technologie sind und andere sich seit Jahrzehnten nicht geändert haben. Eridan ist ein gut finanziertes Startup, das darauf abzielt, eines der letzteren durch einen grundlegend anderen Hardwareansatz zu ersetzen, der Mobilfunknetze um eine Größenordnung effizienter machen könnte.
Überall, wo Sie hinschauen – oder wahrscheinlicher, direkt darüber, wo Sie hinschauen – gibt es Mobilfunkmasten, die Ihr Telefon mit dem breiteren Internet verbinden. Sie können sich diese als aus drei großen Teilen bestehend vorstellen: das Modem, das Daten mit dem Rest des Netzes austauscht; die Antenne, die das Funksignal synchron mit Dutzenden oder Hunderten von Geräten in der Nähe ausstrahlt; und der Transceiver, der dazwischen sitzt und die digitalen Daten des Modems in das eigentliche HF-Signal der Antenne umwandelt.
Offensichtlich muss sich das Modem mit der Zeit ändern und die Kapazität erhöhen, und das hat es auch getan. Ebenso muss die Antenne geändert werden, um neue und umgewidmete Frequenzbereiche zu reflektieren, die für mobile Daten verwendet werden. Aber der Transceiver ist so etwas wie ein Digital-Analog-Wandler, da sich seine Aufgabe nicht wirklich geändert hat – Daten rein, Signal raus.
Vor kurzem haben wir jedoch begonnen, die Grenzen dieses Mittelstücks auszuloten, das in technologischer Hinsicht ein Dinosaurier ist.
„Die Art und Weise, wie dieser Transceiver die Antenne versorgt, hat sich in den letzten 70 Jahren nicht geändert“, sagte Doug Kirkpatrick, Mitbegründer von Eridan. „Es wird als linearer Verstärker bezeichnet, und dieses Gerät, dieser Schaltungsarchitekturansatz, ist buchstäblich an der Grenze dessen, was 5G heute ist.“
Diese Verstärker sind im Wesentlichen analoge Geräte, und aufgrund ihrer grundlegenden Natur sind sie umso weniger effizient, je mehr Leistung Sie in sie stecken. Und im Laufe der Jahre hat die verwendete Leistung nur zugenommen, da die Anzahl und Komplexität der Signale zugenommen hat; 5G-Transceiver sind etwa halb so effizient wie 4G-Transceiver, die halb so effizient waren wie 3G – aber aufgrund von Spektrumsbeschränkungen und wachsender Nachfrage werden wir viel mehr 5G-Zellen benötigen. Auch wenn der Unterschied nur eine Handvoll Watt beträgt, summiert er sich sehr schnell, wenn Sie planen, alle besiedelten Gebiete plus Autobahnen abzudecken.
„Wenn Sie überall hinkommen wollen, brauchen Sie 20-mal mehr Radios, und wenn die Effizienz auch sinkt, sprechen Sie davon, 50 Prozent des Stroms der USA zu verbrauchen“, sagte Kirkpatrick. „Dieser Hund jagt nicht.“
„Was wir getan haben, ist etwas, wonach die Branche seit vielleicht 30 Jahren sucht, und etwas, das jedes Mobilfunkunternehmen verfolgt und Milliarden ausgegeben hat. Wenn Sie möchten, dass jeder 5G hat, ohne den Planeten zum Schmelzen zu bringen, sind wir die absolut einzige Möglichkeit, dies zu erreichen“, fuhr er fort.
Größe einer Standard-Pol-basierten Zelle und einer mit Eridans Technologie.
Und was genau hat Eridan getan? Ich deutete meine Skepsis an, dass ein Startup mit begrenzten Mitteln Jahrzehnte der Forschung einiger der reichsten Unternehmen der Welt überspringen könnte.
„Nun, wir haben geschummelt“, gab Kirkpatrick zu. Einer der Gründer des Unternehmens, Earl McCune, der leider vor zwei Jahren verstorben ist Während des Entwicklungsprozesses war er unter den Forschern bei diesen großen Telekommunikationsunternehmen, wo sein Ansatz nie aufging. Um nicht zu sagen, dass er natürlich Geschäftsgeheimnisse mitgenommen hat – sie haben einfach einen Weg gefunden, die Theorie außerhalb der Unternehmensstruktur Wirklichkeit werden zu lassen.
Nachdem sie sich während einer gescheiterten Rekrutierung getroffen hatten, um ähnliche Arbeiten für ein großes Unternehmen zu erledigen, beschlossen die Gründer, dass sie sich genug mochten, um das Konzept unabhängig zu verfolgen.
„Wir taten, was Sie tun würden, setzten uns mit einer Barserviette und einem Bier hin“, erinnerte er sich, und nachdem er die Denkfabriken ein wenig gefüllt hatte, „war es eine dieser Offenbarungen. Alle hoben die Augenbrauen und sagten: „Das ist eine verrückte Idee … aber es könnte funktionieren.“ Als wir es dann buchstäblich zum ersten Mal einschalteten, war es das perfekteste Signal, das Sie je gesehen haben. Wir sagten: ‚Wie zum Teufel sollen wir das irgendjemandem erklären?‘ ”
Wie eine Eridan-Einheit auf einer konturlosen Stange in einer Leere aussehen könnte.
Der Fortschritt ist in gewisser Weise einfach, wie der Übergang von Vakuumröhren zu Transistoren.
„Ein linearer Verstärker ist ein analoger Verstärker; Da sie sich Gedanken über Kosten und Effizienz machen, haben sie das Beste aus einem schlechten Geschäft gemacht: wie schmutzig [i.e. how noisy] Können Sie das Signal geben und trotzdem effizient sein? Dies ist grundlegend für die Leistung von Linearverstärkern“, erklärte er. „Wir sind ein digitaler Schalter – wir senden ein ultrareines Signal aus. Wir haben eine Switch-Mode-Architektur mit Galliumnitrid und Silizium gepaart, und die Effizienz stieg von 60 Prozent auf über 99 Prozent Effizienz. Es ist hundertmal kleiner und hundertmal billiger.“
„Diese Art von direkter Polararchitektur, Earl hat Bücher darüber geschrieben – er war ein Gelehrter dieser Art von Ansatz“, sagte Kirkpatrick. Sein anderer Mitbegründer, Dubravko Babiç, ist ein Materialexperte, der sich auf Galliumnitrid konzentriert, das, ohne zu sehr ins Detail zu gehen, in Kombination mit Silizium verwendet wird, um hocheffiziente Chiparchitekturen zu schaffen. Sie holten sich zunächst einen 5-Millionen-Dollar-Vertrag von der DARPA, weil sie dachten, er könnte verwendet werden, um Militärfunkgeräte zu verkleinern, erkannten aber bald, dass die Technologie weit über die Verteidigungskategorie hinausreichte, und brachten sie in die Telekommunikation.
Das resultierende „Wunder“-Gerät (das nur sieht aus wie eine normale Platine, übrigens) ist der bestehenden Infrastruktur so unähnlich, dass sie Schwierigkeiten hatten, potenzielle Unternehmen dazu zu bringen, ihre Qualitäten zu verstehen. „Aber vor etwas mehr als einem Jahr bekamen die Zweifler alles, was sie brauchten – wir haben es auf einem Mast vorgeführt. Sie können an der Technologie so viel zweifeln, wie Sie wollen, aber wenn Sie sie an einem Mast anzünden, ist das Spiel vorbei“, sagte Kirkpatrick.
Dennoch, räumte er ein, sei der Infrastrukturmarkt konservativ. Dies sind Unternehmen, die riesige Summen zahlen, um Millionen von Installationen zu bauen, um Hunderte Millionen Menschen zu bedienen – sie neigen dazu, sich an das zu halten, von dem sie wissen, dass es funktioniert, selbst wenn es einen Newcomer gibt, der besser ist und billiger. Ein Pilottest in Fort Hood sollte jedoch die 5G-Kleinzellenfähigkeiten von Eridan demonstrieren, die unter der Annahme, dass alles gut geht, gegen Ende des Jahres zu kommerziellen Einsätzen führen sollten.
Das Eridan-Team und seine Besitzer. CEO Doug Kirkpatrick ist in einem rosa Hemd in der Mitte.
Was sie wahrscheinlich überzeugt hat, abgesehen von der existenziellen Bedrohung durch lineare Verstärker, die die theoretischen Grenzen der Datenmenge erreichen, die sie verarbeiten können, ist die weitere Erweiterbarkeit von Eridans Technologie. Es würde ausreichen, um 5G-Bereitstellungen billiger und besser zu machen – aber was ist mit dem nächsten Upgrade?
Die neuesten Signalprotokolle von Behörden für mobile Daten und Standardsetzern beinhalten 8-Bit-Signale, die 256 QAM vorantreiben – wir werden hier auch nicht auf die technischen Details eingehen, aber Sie können es sich als gleichwertig mit der Internetbandbreite zu Hause vorstellen. Je mehr Bits Sie in eine bestimmte Signalstrecke einbauen können, desto mehr Daten können Sie liefern, obwohl, wie immer bei drahtlosen Verbindungen, das Risiko größer ist, dass dieses zunehmend komplexe und zerbrechliche Signal nicht intakt ankommt.
Wie Sie sich vorstellen können, hat der Übergang von der analogen zur digitalen Produktion dieses Signals einen großen Einfluss darauf, wie effektiv eine Übertragung ist. „Was breitet sich Ihrer Meinung nach weiter aus, ein sauberes oder ein schmutziges Signal?“ fragte Kirkpatrick, offensichtlich rhetorisch. Die Verwendung von GaN ermöglicht es dem System, bei hohen Spannungen zu arbeiten, wodurch die Notwendigkeit eines Verstärkers vollständig entfällt und das Signal weiter verbessert wird, da Verstärker „das Schlechte zusammen mit dem Guten“ in einem schmutzigen Signal verstärken.
Eridan hatte ein experimentelles 10-Bit, 1024-QAM, das von 3GPP veröffentlicht wurde und innerhalb weniger Stunden nach seiner Veröffentlichung funktionierte, und hat nun in einer Laborumgebung gezeigt, dass sie ein 16-Bit, 64K (dh 65.536)-QAM-Signal übertragen können. (Vertrauen Sie darauf, dass Menschen, die drahtlose Protokolle mögen, diese Zahl sehr beeindruckend finden werden.)
Das Versprechen, ein wichtiger Teil der Infrastruktur zu sein, die für ein Jahrzehnt und länger ausgebaut werden muss, hat die scheckausstellenden Teile des Anlegergehirns eindeutig aktiviert. Nach den 5 Millionen US-Dollar von DARPA hat Eridan zwischen der heutigen Ankündigung der B-Runde und einer geheimen 8-Milliarden-Dollar-Runde insgesamt 46 Millionen US-Dollar gesammelt. Die letzte Runde wurde von geführt Capricorn Investment Group, Monta Vista Capital und Social Capital.
Das Geld wird in die Anstellung und Herstellung fließen – „wir richten uns ein, um Dutzende oder Hunderte Millionen dieser Dinge herzustellen“, sagte Kirkpatrick. Obwohl er die potenziellen Kunden nicht nennen konnte, ist es nicht schwer, sich vorzustellen, wer von dieser Hardware profitieren würde. Wenn Sie sie irgendwann in den letzten 5 Jahren über 5G brüllen gehört haben, stehen sie wahrscheinlich auf der Liste.
Kommerzielle Einsätze sollten Anfang nächsten Jahres nach den offiziellen Demonstrationen in Ft Hood und anderswo erscheinen. Sie werden wahrscheinlich nichts bemerken – aber das ist ja auch der Punkt.