私たちが頼りにしているモバイルネットワークがどのように機能するか、考える必要はほとんどありません。しかし、インフラではよくあることですが、最新技術を導入している部分もあれば、数十年も変わっていない部分もあると聞いても、多くの人が驚くことはないでしょう。Eridanは、後者の1つを根本的に異なるハードウェアアプローチで置き換えることを目指し、資金力のあるスタートアップ企業です。これにより、モバイルネットワークの効率は桁違いに向上する可能性があります。
どこを見渡しても ― いや、むしろ見渡す限り頭上にも ― 携帯電話をより広域のインターネットに接続する携帯電話基地局があります。基地局は大きく分けて3つの部分から構成されています。モデムはネットワークの他の部分とデータを交換し、アンテナは近隣の数十、数百のデバイスと同期して無線信号を発信します。そしてトランシーバーは、その中間に位置し、モデムからのデジタルデータをアンテナから発信される実際のRF信号に変換します。
モデムは時代に合わせて変化し、容量を増やす必要があるのは明らかであり、実際そうしてきました。同様に、アンテナもモバイルデータ通信に利用される新たな帯域や再利用された帯域を反映するために変化しなければなりません。しかし、トランシーバーはデジタル-アナログ変換器のようなもので、その役割はデータを入力して信号を出力するという点で、ほとんど変わっていません。
しかし最近、私たちは、技術的に言えば恐竜のような中間部分の限界を探り始めました。
「このトランシーバーがアンテナに電力を供給する方法は、過去70年間変わっていません」と、エリダンの共同創業者であるダグ・カークパトリック氏は述べた。「これは線形増幅器と呼ばれるもので、このデバイス、つまり回路アーキテクチャのアプローチは、まさに現在の5Gの限界に達しています。」
これらの増幅器は本質的にアナログデバイスであり、その基本的な性質上、電力を投入すればするほど効率は低下します。そして長年にわたり、信号の数と複雑さが増すにつれて、消費電力は増加の一途を辿ってきました。5Gトランシーバーの効率は4Gトランシーバーの約半分、4Gトランシーバーの効率は3Gの半分でした。しかし、周波数帯域の制限と需要の増加により、5Gセルの必要量ははるかに多くなります。たとえ数ワットの差であっても、人口密集地域全体と高速道路をカバーする計画であれば、その差はすぐに大きくなります。
「どこにでも行こうとすると、無線機の数が20倍くらい必要になります。しかも効率も低下しているので、米国の電力の50%を消費することになります」とカークパトリック氏は述べた。「この犬は狩りをしませんよ」
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「私たちが成し遂げたことは、業界がおそらく30年ほど追い求めてきたことであり、あらゆる無線通信会社が数十億ドルを費やして追求してきたことです。地球を溶かすことなく誰もが5Gを利用できるようにしたいのであれば、私たちがその実現に唯一無二の道なのです」と彼は続けた。
では、エリダンは一体何を成し遂げたのだろうか？限られた資金力しかないスタートアップ企業が、地球上で最も裕福な企業による数十年にわたる研究を飛び越えられるだろうか、と私は疑念を抱いた。
「まあ、ズルをしましたね」とカークパトリックは認めた。同社の創業者の一人、アール・マッキューンは、開発プロセス中に2年前に残念ながら亡くなりましたが、大手通信会社で研究を行っていたメンバーの一人だったのです。しかし、彼のアプローチは結局成功しませんでした。もちろん、彼が企業秘密を持ち出したわけではありません。彼らは、企業構造の外で理論を現実のものにする方法を見つけたのです。
大企業の関連業務の採用に失敗したときに出会った創設者たちは、お互いに気に入り、独自にコンセプトを追求することにしました。
「いつものように、バーのナプキンとビールを持って座りました」と彼は回想し、シンクタンクの人たちを少し満たした後、「あれはまさに天啓でした。皆が眉を上げて、『突拍子もないアイデアだ…でも、うまくいくかもしれない』と言いました。そして文字通り初めて電源を入れた時、今まで見たこともないほど完璧な信号が返ってきました。『一体どうやってこれを説明すればいいんだ？』と思いました」
この進歩は、真空管からトランジスタへの移行のように、ある意味では単純なものである。
「リニアアンプはアナログアンプです。コストと効率を気にするあまり、都合の悪い取引をしてしまったのです。つまり、信号をどれだけ汚しても（つまり、どれだけノイズを多くしても）効率を保てるか？ これがリニアアンプの本質なのです」と彼は説明した。「私たちはデジタルスイッチです。超クリーンな信号を送り出します。100倍も小さく、100倍も安価です。」
「アールはこの種の直接極性アーキテクチャに関する書籍を執筆しました。彼はこの種のアプローチの先駆者でした」とカークパトリック氏は述べた。もう一人の共同創業者であるドゥブラフコ・バビッチ氏は、窒化ガリウムを専門とする材料専門家で、窒化ガリウムはシリコンと組み合わせて高効率チップアーキテクチャを構築する材料として、あまり詳細には触れずに説明している。このGaNとシリコンの組み合わせにより、実装済みデバイスの効率は約10%から50%へと飛躍的に向上した。
彼らは最初、軍用無線機の小型化に使えると考え、DARPAから500万ドルの契約を獲得したが、すぐにその技術が防衛分野をはるかに超える範囲に及ぶことに気づき、通信分野にも持ち込んだ。
完成した「ミラクル」デバイス（ちなみに、見た目は普通のPCBに過ぎない）は既存のインフラとは大きく異なるため、見込み顧客にその品質を理解してもらうのに苦労した。「しかし、1年ちょっと前に懐疑的な人たちも必要な情報をすべて手に入れました。マストの上でデモを行ったのです。この技術をいくら疑っても構いませんが、マストの上で点灯させれば、話は別です」とカークパトリック氏は語った。
それでも、インフラ市場は保守的だと彼は認めた。何億人もの人々にサービスを提供するために、何百万もの設備を建設するために巨額の資金を投じる企業だ。たとえより優れ、より安価な新参者がいても、実績のあるものを採用する傾向がある。しかし、フォートフッドでの実証実験は、エリダンの5Gスモールセルの能力を実証するものとなるはずで、すべてが順調に進めば、2023年末頃には商用展開につながるはずだ。
リニアアンプが理論上のデータ処理限界に達するという実存的脅威を超えて、彼らを納得させたのは、おそらくエリダンの技術のさらなる拡張性だろう。5Gの導入をより安価かつ高品質にするには十分だろうが、次のアップグレードはどうなるのだろうか？
モバイルデータ通信の規制当局や標準化団体が策定した最新の信号プロトコルは、256QAM（256 QAM）を推進する8ビット信号を採用しています。ここでは技術的な詳細には触れませんが、家庭用インターネット帯域幅に相当すると考えてください。基本的に、一定の信号帯域に多くのビットを詰め込めば詰め込むほど、より多くのデータを伝送できます。しかし、無線ではよくあることですが、ますます複雑で脆弱になる信号が無傷で届かないリスクが高まります。
ご想像のとおり、信号生成をアナログからデジタルへ移行することは、伝送効率に大きな影響を与えます。「クリーンな信号と汚れた信号、どちらの方が遠くまで伝わると思いますか？」とカークパトリック氏は明らかに修辞的に尋ねました。GaNの使用により、システムは高電圧で動作できるようになり、増幅器が全く不要になります。増幅器は汚れた信号中の「良い信号だけでなく悪い信号も」増幅するため、信号はさらに改善されます。
Eridanは、3GPPからリリースされた実験的な10ビット、1,024QAMをリリース後数時間で動作させ、さらにラボ環境で16ビット、64K（つまり65,536）QAM信号を送信できることを実証しました。（無線プロトコルに興味がある人にとっては、この数字は非常に印象的でしょう。）
10年以上かけて構築されるインフラの主要部分を担うという期待は、投資家の脳の小切手発行部分を明らかに刺激した。DARPAからの500万ドルの調達に続き、Eridanは本日発表されたBラウンドと、秘密裏に行われた800万ドルのAラウンドで、合計4,600万ドルを調達した。最新のラウンドは、Capricorn Investment Group、Monta Vista Capital、そしてSocial Capital（Aラウンドをリード）が主導した。
この資金は雇用と製造に充てられる。「数千万台、数億台規模の製品を製造する体制を整えています」とカークパトリック氏は述べた。具体的な顧客名は明かさなかったものの、このハードウェアの恩恵を受けるであろう人々がどのような人々であるかは容易に想像できる。過去5年間で5Gについて叫んでいた人々なら、おそらくそのリストに載っているだろう。
来年フォートフッドやその他の場所で公式デモンストレーションが実施された後、商用展開が始まるはずです。おそらく何も気づかないかもしれませんが、まあ、それが狙いなんですけどね。
