Investigadores de la Universidad de Notre Dame han diseñado una antena 5G de ultra bajo consumo energético que podría redefinir el futuro de las redes móviles. Esta antena es capaz de funcionar en múltiples bandas de frecuencia sin necesidad de componentes activos, gracias a una lente GRIN (índice de refracción gradual). El resultado es una solución más eficiente, con un consumo energético hasta un 90% inferior al de las antenas convencionales. Este desarrollo no solo tiene implicaciones en el ámbito militar —por su ligereza, portabilidad y adaptabilidad—, sino también en el sector civil, donde puede contribuir a la sostenibilidad de las infraestructuras de telecomunicaciones.

La expansión de la cobertura 5G en Europa ha sido intensa, pero plantea retos de sostenibilidad: los nuevos nodos consumen cantidades de energía considerablemente mayores, y en algunos países ya se están evaluando tecnologías alternativas y medidas regulatorias. La antena desarrollada en Notre Dame surge así como una respuesta prometedora a un problema cada vez más apremiante, ayudando a reducir costes operativos, la huella energética y las limitaciones técnicas asociadas al despliegue en entornos rurales, móviles o militares.

Un desarrollo con respaldo institucional y potencial global

El diseño de la nueva antena ha sido liderado por el profesor Jonathan Chisum y cuenta con el apoyo del Laboratorio de Investigación del Ejército de Estados Unidos. El objetivo era claro: diseñar una antena compacta, versátil y que no necesitara múltiples sistemas activos para acceder a las distintas bandas de frecuencia 5G, que van desde los 600 MHz hasta los 39 GHz.

La clave de esta antena está en su lente GRIN, que logra guiar las ondas electromagnéticas en diferentes direcciones y frecuencias sin intervención electrónica adicional. Gracias a ello, el consumo energético es muy bajo, inferior al 10% del requerido por antenas estándar utilizadas actualmente en redes 5G. Para que esto sea posible, se sustituye la complejidad electrónica por una complejidad óptica, haciendo que la lente manipule físicamente el haz de señal.

Este tipo de enfoque no solo reduce el tamaño, sino también el calor generado y, en consecuencia, los requisitos de refrigeración pasiva o activa en el sistema. En palabras del equipo investigador, esta solución es particularmente valiosa en contextos donde el acceso a fuentes de energía es limitado, como bases militares móviles, drones o infraestructuras rurales autónomas.

Fabricación avanzada y retos de producción

Aunque la idea detrás de la lente GRIN no es nueva —data del siglo XIX—, su aplicación en el contexto de las telecomunicaciones móviles es innovadora. El prototipo actual fue construido en aproximadamente 100 horas mediante fabricación capa a capa. En cada nivel, se ajusta el índice de refracción del material para lograr el comportamiento electromagnético deseado.

Actualmente, el equipo está trabajando con nuevas técnicas de impresión 3D y materiales dieléctricos avanzados para reducir tanto el tiempo como el coste de producción. Las perspectivas para la fabricación en masa dependen del éxito de estos procesos, pero todo apunta a que podría integrarse en pequeñas estaciones base, repetidores o incluso en dispositivos móviles de próxima generación.

Desde un punto de vista técnico, la antena permite la cobertura de frecuencias bajas y medias (Sub-6 GHz) y se está trabajando para incluir también la franja mmWave (milimétrica) en futuras iteraciones. Esto la convierte en una solución escalable y adaptable a diferentes entornos normativos, como los existentes entre EE. UU., Europa y Asia.

Aplicaciones militares, industriales y civiles

Una de las grandes ventajas de este desarrollo es su aplicabilidad dual. En el contexto militar, una antena ligera, sin componentes activos complejos y de bajo consumo es ideal para sistemas de comunicación portátiles o de despliegue rápido. En escenarios de guerra electrónica o entornos hostiles, donde la resiliencia energética es vital, esta tecnología permite mantener comunicaciones seguras sin depender de generadores o infraestructuras pesadas.

En el ámbito civil, podría utilizarse para mejorar la eficiencia energética de las estaciones base urbanas, así como para desplegar nodos 5G en zonas rurales donde la rentabilidad y el acceso a la energía eléctrica suelen ser un problema. Su bajo consumo también la hace ideal para entornos donde se busca reducir la huella de carbono de las infraestructuras tecnológicas.

5G en España y Europa: despliegue, cobertura y consumo

Hasta finales de 2024, más del 82% del territorio español estaba cubierto por alguna modalidad de 5G, aunque esta cifra incluye principalmente el despliegue DSS (Dynamic Spectrum Sharing), que reutiliza frecuencias de 4G. Las bandas prioritarias para un 5G «real», como la banda de 3,5 GHz o la de 700 MHz, se están implementando más lentamente. Telefónica, Orange y Vodafone lideran el despliegue, con coberturas urbanas superiores al 90% pero aún muchos retos en zonas rurales.

En el contexto europeo, la situación es heterogénea. Según el informe de la Comisión Europea de 2024 sobre conectividad, países como Finlandia, Alemania y España han avanzado considerablemente, pero el despliegue real en zonas remotas aún es insuficiente. Uno de los obstáculos es precisamente el alto consumo energético de las estaciones base 5G, que puede superar los 10 kW por sitio en zonas de alta densidad.

Por eso, soluciones como la antena de Notre Dame podrían tener un papel fundamental en el futuro inmediato del despliegue europeo. No solo reducirían la factura energética —que en algunas operadoras representa más del 30% de los costes de operación de la red—, sino que permitirían cumplir con los objetivos de sostenibilidad marcados por el Pacto Verde Europeo.

Comparativa con las antenas actuales

Implicaciones en sostenibilidad y conectividad futura

A medida que las ciudades se vuelven más conectadas y la demanda de ancho de banda crece por la adopción de IoT, vehículos autónomos y servicios en tiempo real, las redes móviles tienen que expandirse sin disparar su impacto ambiental. El uso de antenas como la propuesta por Notre Dame permitiría crear redes más densas, eficientes y sostenibles, sin comprometer el rendimiento.

Además, el bajo perfil energético y físico de esta antena encaja con el despliegue de redes privadas 5G para empresas industriales, puertos o aeropuertos, que demandan cobertura local sin costes excesivos. También permitiría potenciar el uso de pequeños satélites o estaciones móviles en drones o vehículos terrestres, al eliminar la necesidad de múltiples antenas complejas.

Reflexiones finales

La antena 5G de bajo consumo desarrollada por la Universidad de Notre Dame representa un cambio de paradigma técnico que se alinea con los objetivos energéticos y de sostenibilidad del sector de las telecomunicaciones. Su potencial es claro: reducir costes operativos, facilitar despliegues en entornos adversos y avanzar hacia una infraestructura de red más racional, sostenible y accesible.

En un contexto europeo marcado por objetivos de reducción de emisiones y una expansión desigual de la red 5G, soluciones como esta podrían contribuir decisivamente a democratizar el acceso a la conectividad avanzada sin comprometer los compromisos ambientales.