Будущее сотовой передачи данных может заключаться в «изгибающихся» световых лучах в воздухе для создания беспроводных сетей 6G с молниеносной скоростью, минуя необходимость прямой видимости между передатчиком и приемниками.
В новом исследовании, опубликованном 30 марта в журнале Природная коммуникационная инженерияИсследователи объяснили, как они разработали передатчик, который может динамически регулировать волны, необходимые для поддержки будущих сигналов 6G.
Самый продвинутый стандарт сотовой связи — 5G. Ожидается, что в тысячи раз быстрее, По данным компании, внедрение 6G начнется в 2030 году. торговая организация GSMA. В отличие от 5G, который в основном работает в диапазонах ниже 6 гигагерц (ГГц) в электромагнитный спектрОжидается, что 6G будет работать в субтерагерцовом (ТГц) диапазоне от 100 до 300 ГГц и в ТГц-диапазоне — чуть ниже инфракрасного диапазона. Чем ближе это излучение к видимый свет, тем более склонны сигналы блокироваться физическими объектами. Основная проблема с высокочастотным 5G и будущим 6G заключается в том, что для сигналов необходима прямая видимость между передатчиком и приемником.
Но в ходе экспериментов ученые показали, что можно эффективно «огибать» высокочастотные сигналы вокруг таких препятствий, как здания.
«Это первый в мире изогнутый канал передачи данных, важнейшая веха в реализации видения 6G, обеспечивающего высокую скорость передачи данных и высокую надежность», — сказал он. Эдвард Найтлисоавтор исследования и профессор электротехники и вычислительной техники в Университете Райса, в заявление.
Связанный: Ученые создают полупроводниковый чип на основе света, который проложит путь к 6G
фотоныили легкие частицы, составляющие ТГц излучение в этой области электромагнитного спектра, обычно движутся по прямым линиям, если только пространство и время не искажаются массивными гравитационными силами — такими, которые черные дыры прилагать. Но исследователи обнаружили, что самоускоряющиеся лучи света, впервые продемонстрированные в исследование 2007 года — образуют особые конфигурации электромагнитных волн, которые могут изгибаться или изгибаться в одну сторону при движении в пространстве.
Разработав передатчики с шаблонами, которые управляют силой, интенсивностью и синхронизацией сигналов, несущих данные, исследователи создали волны, которые работали вместе, чтобы создать сигнал, который оставался неповрежденным, даже если его путь к приемнику был частично заблокирован. Они обнаружили, что можно сформировать луч света, который подстраивается под любые объекты на своем пути, перетасовывая данные в разблокированный шаблон. Таким образом, хотя фотоны по-прежнему движутся по прямой, ТГц сигнал эффективно огибает объект.
Содержание
На пути к будущему 6G
Хотя искривление света без помощи черной дыры не является новым исследованием, в этом исследовании важно то, что оно может сделать сети 6G практической реальностью.
Миллиметровые волны 5G (mmWave) в настоящее время обеспечивают самую быструю полосу пропускания сети, занимая более высокие радиочастоты 5G между 24 ГГц и 100 ГГц электромагнитного спектра для доставки теоретическая максимальная скорость загрузки от 10 до 50 гигабит (миллиарды бит) в секунду. ТГц лучи располагаются выше миллиметровых волн на частоте от 100 ГГц до 10 000 ГГц (10 ТГц), что необходимо для обеспечения скорости передачи данных в один терабит в секунду — почти в 5 000 раз быстрее, чем средние скорости 5G в США.
«Нам нужно больше данных в секунду», Дэниел Миттлманпрофессор Инженерной школы Брауна, заявил в своем интервью заявление. «Если вы хотите сделать это, вам нужна большая полоса пропускания, а эта полоса пропускания просто не существует при использовании традиционных диапазонов частот».
Но из-за высоких частот, на которых они работают, как 5G mmWave, так и будущим сигналам 6G требуется прямая видимость между передатчиком и приемником. Но, практически доставляя сигнал по изогнутой траектории, будущие сети 6G не будут нуждаться в том, чтобы здания были покрыты приемниками и передатчиками.
Однако для того, чтобы преобразование сигнала работало, приемник должен находиться в ближнем поле передатчика. При использовании высокочастотных ТГц лучей это означает расстояние примерно в 33 фута (10 метров), что не подходит для общегородской сети 6G, но может быть практично для сетей Wi-Fi следующего поколения.
«Один из ключевых вопросов, который нам все задают, — насколько далеко вы можете повернуть и как далеко», — сказал Миттлман. «Мы сделали приблизительную оценку этих вещей, но еще не определили их количественно, поэтому мы надеемся составить карту».
Хотя изогнутые ТГц сигналы открывают большие перспективы для будущих сетей 6G, использование ТГц спектра все еще находится в зачаточном состоянии. Благодаря этому исследованию ученые заявили, что мы стали на шаг ближе к созданию сотовых беспроводных сетей с беспрецедентной скоростью.
