
Viitorul transferului de date celulare ar putea consta în fasciculele de lumină „curbate” în aer pentru a oferi rețele wireless 6G cu viteze fulgerătoare – ocolind nevoia de linie vizuală între transmițător și receptor.
Într-un nou studiu publicat pe 30 martie în jurnal Ingineria comunicațiilor naturiicercetătorii au explicat cum au dezvoltat un transmițător care poate ajusta dinamic undele necesare pentru a susține viitoarele semnale 6G.
Cel mai avansat standard de comunicații celulare este 5G. De așteptat să fie de mii de ori mai repede, 6G va începe să fie lansat în 2030, potrivit organismul comercial GSMA. Spre deosebire de 5G, care funcționează în cea mai mare parte în benzi sub 6 gigaherți (GHz). spectru electromagnetic, 6G este de așteptat să funcționeze în sub-teraherți (THz) între 100 GHz și 300 GHz și benzi THz – chiar sub infraroșu. Cu cât această radiație este mai aproape lumina vizibila, cu atât semnalele sunt mai predispuse să fie blocate de obiecte fizice. O provocare majoră cu 5G de înaltă frecvență și viitorul 6G este că semnalele au nevoie de o linie directă de vedere între un transmițător și un receptor.
Dar în experimente, oamenii de știință au arătat că puteți „curba” eficient semnalele de înaltă frecvență în jurul obstacolelor, cum ar fi clădirile.
„Aceasta este prima legătură de date curbată din lume, o piatră de hotar critică în realizarea viziunii 6G a ratei de date ridicate și a fiabilității ridicate”, a spus Edward Knightlycoautor al studiului și profesor de inginerie electrică și informatică la Universitatea Rice, în a afirmație.
Legate de: Oamenii de știință creează un cip semiconductor bazat pe lumină care va deschide calea pentru 6G
The fotoniisau particule de lumină, care alcătuiesc radiația THz în această regiune a spectrului electromagnetic, în general, călătoresc în linii drepte, cu excepția cazului în care spațiul și timpul sunt deformate de forțe gravitaționale masive – genul care găuri negre exercita. Dar cercetătorii au descoperit că fasciculele de lumină auto-accelerante au demonstrat pentru prima dată în cercetare din 2007 — formează configurații speciale de unde electromagnetice care se pot îndoi sau curba într-o parte în timp ce se deplasează prin spațiu.
Prin proiectarea unor transmițătoare cu modele care manipulează puterea, intensitatea și sincronizarea semnalelor care transportă date, cercetătorii au creat valuri care au lucrat împreună pentru a crea un semnal care a rămas intact chiar dacă ruta sa către un receptor a fost parțial blocată. Ei au descoperit că se poate forma un fascicul de lumină care se adaptează la orice obiect pe calea sa prin amestecarea datelor la un model deblocat. Deci, în timp ce fotonii încă călătoresc în linie dreaptă, semnalul THz se îndoaie efectiv în jurul unui obiect.
Înclinarea către un viitor 6G
Deși îndoirea luminii fără puterea unei găuri negre nu este o cercetare nouă, ceea ce este semnificativ la acest studiu este că ar putea face rețelele 6G o realitate practică.
Unda milimetrică 5G (mmWave) oferă în prezent cea mai rapidă lățime de bandă a rețelei, ocupând frecvențele radio 5G mai mari între 24GHz și 100GHz din spectrul electromagnetic pentru a oferi viteze maxime teoretice de descărcare de 10 până la 50 gigabiți (miliarde de biți) pe secundă. Razele THz se află deasupra mmWave la o frecvență între 100 GHz și 10.000 GHz (10 THz), care este necesară pentru a oferi viteze de transfer de date de un terabit pe secundă – de aproape 5.000 de ori mai rapid decât viteze medii 5G din SUA.
„Vrem mai multe date pe secundă”, Daniel Mittlemanun profesor la Brown’s School of Engineering, a spus într-un afirmație. „Dacă vrei să faci asta, ai nevoie de mai multă lățime de bandă, iar acea lățime de bandă pur și simplu nu există folosind benzile de frecvență convenționale”.
Dar, datorită frecvențelor înalte în care operează, atât semnalele 5G mmWave, cât și viitoarele 6G au nevoie de o linie directă de vedere între un transmițător și un receptor. Dar, livrând practic un semnal pe o traiectorie curbă, viitoarele rețele 6G nu ar avea nevoie de clădiri care să fie acoperite de receptoare și transmițătoare.
Cu toate acestea, un receptor trebuie să se afle în câmpul apropiat al transmițătorului pentru ca îndoirea semnalului să funcționeze. Când utilizați raze THz de înaltă frecvență, aceasta înseamnă o distanță de aproximativ 33 de picioare (10 metri), ceea ce nu este bun pentru 6G la nivel de oraș, dar ar putea fi practic pentru rețelele Wi-Fi de generația următoare.
„Una dintre întrebările cheie pe care ni le pun toată lumea este cât de mult poți curba și cât de departe”, a spus Mittleman. „Am făcut estimări aproximative ale acestor lucruri, dar încă nu le-am cuantificat cu adevărat, așa că sperăm să le identificăm.”
În timp ce curbarea semnalelor THz este foarte promițătoare pentru viitoarele rețele 6G, utilizarea spectrului THz este încă la început. Cu acest studiu, oamenii de știință au spus că am făcut un pas mai aproape de realizarea rețelelor fără fir celulare cu viteze de neegalat.