×
Сучасні системи спостереження потребують постійного охоплення великих просторів, чи то виробничі території, чи жваві міські центри. Найновіші підсилювачі радіочастотної потужності можуть збільшити дальність передачі сигналу у три рази порівняно з тими, що використовувалися раніше, як показали деякі останні дослідження у сфері бездротових технологій. Ці корисні пристрої суттєво зменшують проблеми втрат сигналу в міських умовах або на віддалених промислових об'єктах, скорочуючи ці неприємні зони поганого прийому приблизно на дві третини, згідно з дослідженнями Ponemon минулого року. Висока ефективність цих пристроїв пояснюється їхньою здатністю стабільно працювати на більш високих частотах. Це означає, що відеозаписи з камер спостереження та дані з сенсорів швидше надходять до контрольного центру, що має критичне значення, коли кожна секунда має значення для забезпечення безпеки.
Отримання точних показників спостереження справді залежить від наявності сигналів, які не спотворені електромагнітними завадами. Сучасні радіочастотні підсилювачі насправді використовують цікаві функції шумопригнічення разом із технологією нітриду галію. За даними недавніх досліджень, опублікованих минулого року, такі поліпшення можуть підвищити чіткість сигналу майже на три чверті, коли кілька пристроїв працюють одночасно. Для служб безпеки це означає, що вони можуть розрізняти реальні загрози та ті неприємні хибні спрацьовування, які часто виникають. І, звісно, ніхто не хоче витрачати цінні хвилини на реагування на уявні сповіщення. Дослідження показали, що з поліпшенням якості сигналу помилки під час реагування скорочуються приблизно на третину в місцях, де постійно рухається багато людей.
Мережа безпеки в Сінгапурі демонструє, наскільки добре технологія підсилювачів РЧ може масштабуватися для великих міст. Місто встановило ці маленькі, але потужні підсилювачі приблизно на 12 000 ліхтарів та транспортних точках, що допомогло їхній системі штучного інтелекту досягти майже ідеальної точності даних більшу частину часу. Вражає тим, що ця система скоротила затримки майже на половину та охопила прибережні райони, де сигнал раніше був слабким, про що згадується в Звіті про міську зв'язність за 2024 рік. Вивчаючи досягнення Сінгапуру, стає зрозуміло, що належним чином оптимізувавши інфраструктуру РЧ, доцільно розгортати міські системи безпеки, не втрачаючи силу сигналу та надійність з'єднання.
Сучасні системи безпеки відходять від традиційних аналогових установок у бік цифрових підсилювачів радіочастотної потужності. Ці нові системи забезпечують значно кращий контроль над сигналами та розумне управління потужністю, яке автоматично підлаштовується в режимі реального часу. Усе це стає можливим завдяки технології, відомій як цифрова попередня нелінійність (DPD). Простіше кажучи, вона автоматично виправляє спотворення хвильових сигналів, що забезпечує підвищення точності сигналів на 40–60% у складних багатоканальних мережах. Для систем, які працюють без зупинки з доби в добу, така зміна значно зменшує витрати енергії. Крім того, ці цифрові системи набагато краще витримують перепади температур порівняно з попередниками, що робить їх ідеальними для вуличних систем безпеки, де погодні умови можуть суттєво змінюватися впродовж року.
Півпровідники з нітриду галію (GaN) мають щільність потужності утричі більшу, ніж стандартні кремнієві аналоги, що змінює ефективність роботи підсилювачів радіочастот в багатьох галузях. За даними останніх досліджень ринку 2024 року, ці підсилювачі GaN досягають приблизно 82% ефективності додавання потужності під час роботи в складних діапазонах частот 5G, що допомагає зберігати силу сигналу навіть в умовах міст, де часто виникають перешкоди. Ще одна важлива перевага — вони виробляють приблизно на 35% менше тепла порівняно з кремнієвими аналогами. Це робить їх особливо корисними в ситуаціях, де надлишкове тепло може створювати проблеми. Наприклад, у вбудованих системах біометричного сканування, встановлених у громадських місцях, або в пристроях дистанційного контролю периметра, які живляться виключно від сонячних панелей. Завдяки зменшеному тепловому сліду ці установки можуть працювати довше між обслуговуваннями без проблем перегріву.
Найновіші методи упаковки, такі як інтеграція на рівні пластин, зменшили розмір радіочастотних підсилювачів приблизно на 70% з 2020 року, одночасно зберігаючи їхній вихідний струм. Менші компоненти означають, що тепер вони можуть вміститися прямо всередині камер розпізнавання обличчя та сканерів номерних знаків, які ми бачимо скрізь. Це робить можливим створення розподілених антенних систем із часом відгуку менше ніж мілісекунда. Додайте сюди ще трохи самостеження за допомогою штучного інтелекту, і раптово ці маленькі пакети почнуть економити кошти. Міста, які витрачають кошти на підтримку своїх систем відеоспостереження, повідомляють про скорочення щорічних витрат приблизно на 22% завдяки цим поліпшенням. Цілком логічно, враховуючи значно менший час простою через більш інтелектуальне обладнання.
Сучасні технології спостереження обробляють приблизно 87 відсотків цих радіочастотних сигналів безпосередньо на джерелі, замість того, щоб відправляти все в хмари, що скорочує час відгуку майже на дві третини, за даними Frost & Sullivan минулого року. Поєднуючи підсилювачі радіочастотної потужності з цими чіпами, що працюють на краю обчислювальної мережі та виконують штучний інтелект, ми отримуємо виявлення загроз менше ніж за 200 мілісекунд. Саме така швидкість має значення, коли потрібно виявити людину, яка носить зброю, або помітити незаконні дрони, що літають над головою. Такий спосіб взаємодії систем дозволяє штучному інтелекту відфільтровувати весь фоновий радіочастотний шум і підсилювати важливі частоти. Це має сенс, враховуючи, що вулиці міст перегустані різноманітними сигналами, які постійно відбиваються скрізь навколо.
Підсилювачі радіочастот, оснащені штучним інтелектом, можуть насправді керувати розподілом смуги пропускання за допомогою методів прогнозного моделювання. Ці системи обробляють приблизно у 4,5 рази більше відеопотоків порівняно з традиційними аналоговими системами. Що стосується зменшення спотворення сигналу, машинне навчання також суттєво впливає. Дослідження показують покращення на 40–45% у системах із кількома камерами, де система автоматично регулює підсилення підсилювача залежно від завантаження мережі спостереження в даний момент. Результатом є те, що розумні міста можуть одночасно виконувати розпізнавання облич у роздільній здатності 8K разом із даними радарів міліметрового діапазону, не створюючи надмірного навантаження на інфраструктуру зворотного транспортування. Така продуктивність має велике значення для складних систем міського моніторингу, які мають обробляти величезні обсяги інформації одночасно.
Підсилені радіочастотні сигнали можуть проникати крізь стіни та досягати відстаней приблизно 1,2 миль, але за даними звіту Privacy International за 2024 рік, майже три чверті мешканців міст хвилюються про порушення їхнього приватного життя цими електромагнітними хвилями. Регулятори нещодавно втрутилися, узаконивши шифрування даних радіочастот, оброблених штучним інтелектом, що працюють на частотах понад 24 ГГц. Ця вимога створює реальні проблеми для інженерів, які намагаються зберегти швидкодію систем достатньою для практичного застосування. Досі тривають запеклі дискусії щодо того, як досягти правильного балансу між забезпеченням безпеки громад і захистом особистих свобод. Ситуація ускладнюється ще більше, якщо врахувати, що радіочастотна система спостереження стала майже на 90% детальнішою порівняно з традиційними оптичними системами моніторингу, що викликає нові питання щодо прийнятного рівня контролю в сучасному суспільстві.
Сучасні системи спостереження покладаються на радіочастотні підсилювачі, які зазвичай працюють приблизно 40–60 відсотків часу, що означає, що вони виробляють приблизно 15–30 відсотків загальної енергії у вигляді втраченого тепла. Якщо це тепло не контролювати належним чином, компоненти служать приблизно на 19–22 відсотки менше, ніж очікувалося (як зазначено в дослідженні Energy 2021), а кількість хибних сигналів тривоги помітно зростає через спотворення сигналів. Утім, підсилювачі на основі нітриду галію тримаються приблизно на 12–18 градусів холодніше, ніж традиційні кремнієві підсилювачі. Крім того, сучасні системи охолодження фазованих решіток набагато ефективніше розподіляють тепло по всіх вузлах системи. Для великих установок, де обладнання працює безперервно, технології охолодження зануренням можуть скоротити загальне енергоспоживання майже на третину під час тривалої експлуатації, згідно з останніми звітами щодо теплового керування.
Ведучі мережі безпеки використовують триступеневе регулювання потужності в підсилювачах радіочастот:
Ці технології зменшують споживання енергії на 23–29% у міських системах відеоспостереження, забезпечуючи при цьому 99,3% доступність системи. Як зазначено в Ринковому звіті з управління температурним режимом за 2024 рік, адаптивні рішення охолодження, що поєднують рідинні радіатори з оптимізацією потоку повітря за допомогою штучного інтелекту, запобігають 82% випадків теплового обмеження продуктивності в щільних розгортаннях.
Поєднання технологій 5G та mmWave вийшло за межі звичайного діапазону підсилювачів радіочастотної потужності, тепер вони працюють на частотах понад 50 ГГц, що приблизно у десять разів більше, ніж у старших системах з діапазоном нижче 6 ГГц. Як це виглядає на практиці? Системи безпеки тепер можуть обробляти нестиснуті відеопотоки 4K без втрати якості, з одночасним збереженням затримки менше 25 мілісекунд, що має критичне значення для запуску алгоритмів виявлення загроз на основі штучного інтелекту в режимі реального часу. Найсвіжіші дані звіту RF Tech Trends показують, що нові підсилювачі у високочастотному діапазоні досягають приблизно 92% ефективності, що насправді вирішує деякі давні проблеми поширення сигналів у густо забудованих міських середовищах, де будівлі раніше блокували значну частину сигналу.
Підсилювачі нового покоління оснащені процесорами машинного навчання, які передбачають вихід з ладу компонентів за більш ніж 72 години до цього, зменшуючи непланові простої на 38% за результатами польових випробувань. У прототипі одного виробника під час теплового стресу сигнали автоматично перенаправляються, забезпечуючи 99,999% часу роботи в умовах пустельного клімату. Ці інновації сприяють глобальному переходу до самодостатньої, безперебійної інфраструктури безпеки.
Аналітики ринку прогнозують, що сектор підсилювачів потужності радіочастот для цілей безпеки значно розшириться протягом наступного десятиліття, збільшуючись приблизно на 9,8 відсотка щороку до 2030 року. Це зростання здійснюється завдяки тривалому розгортанню мереж 5G у містах по всьому світу та різноманітним проектам «розумних міст», які набирають обертів. Регіон Азія-Тихоокеанський, найімовірніше, стане лідером у цій сфері, маючи приблизно 42 відсотки загальної ринкової вартості, що стало можливим завдяки майже 740 мільйонам доларів США, інвестованим Сінгапуром у модернізацію своєї інфраструктури відеоспостереження за допомогою сучасних технологій міліметрового діапазону хвиль. Тим часом Північна Америка займає друге місце з приблизно 28 відсотками ринкової частки, де уряди вкладають ресурси в передові рішення для моніторингу кордонів, призначені для роботи в дуже високочастотних діапазонах з пропускною здатністю понад 100 гігагерц.
