Темпы изменений в телекоммуникациях увеличиваются с каждым годом.
В качестве примера можно привести быстрое исследование и разработку технологий 6G, когда технология 5G даже не была полностью реализована.
Но эксперт UNSW, д-р Шагик Атакарамианс, говорит, что прогресс жизненно важен, поскольку люди и предприятия становятся все более зависимыми от быстрой и надежной передачи данных.
«В следующие 10 лет мы можем ожидать масштабных изменений и прихода в нашу жизнь новых технологий, которые потребуют все большего и большего количества подключений на более высоких скоростях по мере того, как мы будем передавать все больше и больше данных», — говорит старший преподаватель Школы электротехники и телекоммуникаций. .
«Мы можем представить полностью автономные системы, или мультисенсорную расширенную реальность, которая объединяет пять традиционных человеческих чувств с цифровым миром, или дистанционную телехирургию в реальном времени, или полноценные виртуальные торговые центры.
«Это звучит как что-то из научной фантастики , но все это потенциально возможно с технологией 6G..
«Все это — и многое другое — требует от нас перехода к следующему поколению беспроводной связи, которая может поддерживать новую технологию. Я думаю, вы даже можете назвать это новым измерением, в котором мы можем интегрировать цифровое, физическое и человеческое. миры вместе в нечто действительно экстраординарное».
Хотя стандарты 6G еще точно не определены, здесь доктор Атакарамианс объясняет все, что вам нужно знать о захватывающих возможностях, которые появятся в недалеком будущем.
Что такое 6G?
6G — это технологии беспроводной связи шестого поколения, в которых сигналы будут передаваться в полосе частот, намного превышающей широко используемые в настоящее время.
Текущий стандарт 5G (включая эволюцию 5G) охватывает полосы частот примерно от 0,4 ГГц до 114 ГГц и может обеспечивать скорость передачи данных до 10 гигабайт в секунду.
Однако с ростом глобальной связи и все большим количеством приложений, требующих быстрой и надежной доставки информации, возникает все большая потребность в увеличении пропускной способности.
Думайте об этом как о водопроводной трубе под землей.
Труба имеет фиксированный диаметр (это будет пропускная способность в случае связи), и, следовательно, фиксированное количество воды (или данных) может проходить через нее в любой момент времени.
Увеличить трубу, пока она находится под землей, практически невозможно, поэтому лучшим решением будет построить совершенно новую трубу гораздо большего диаметра, которая позволит проходить гораздо большему количеству воды и с большей скоростью.
Эта новая труба 6G.
Что такое терагерцовая щель?
Связь 6G будет происходить где-то в так называемом «терагерцовом промежутке» на частоте примерно между 100 ГГц и 10 ТГц (терагерц), что намного выше, чем текущие сигналы 5G.
Диапазон находится в «промежутке» в электромагнитном спектре между существующими радиоволнами и инфракрасным светом, где такое излучение не могло быть создано всего несколько десятилетий назад.
Таким образом, это очень пустое место в спектре, которое идеально подходит для будущих технологий связи, требующих высокой пропускной способности и высоких скоростей.
С точки зрения аналогии с водопроводной трубой, теперь есть возможность изготовить новую очень большую трубу, которая способна пропускать гораздо больше воды в любой момент времени.
Каковы преимущества 6G?
Самым большим и наиболее очевидным преимуществом 6G является потенциальная скорость передачи данных, учитывая увеличенную пропускную способность, которая будет доступна.
В то время как 5G предлагает скорость до 10 гигабайт в секунду, исследования показывают, что 6G обеспечит скорость передачи около 1024 гигабайт в секунду, что равно 1 терабайту в секунду.
Таким образом, 6G обещает скорость в 100 раз выше, чем текущие стандарты, и некоторые говорят, что она будет намного быстрее.
Увеличенная пропускная способность также означает, что в любой момент может быть передано гораздо больше информации, что позволяет новым технологиям, таким как автономные транспортные средства и удаленная телехирургия, становиться все более и более осуществимыми. Объем данных, необходимых таким приложениям, делает их технически более сложными для разработки, учитывая текущие стандарты 5G.
Мы можем ожидать, что гораздо больше физических объектов будут оснащены датчиками, процессорами и программным обеспечением, которое подключает их к Интернету вещей, чтобы они могли обмениваться данными с другими устройствами и системами.
Помимо телекоммуникаций, еще одно преимущество начала генерации сигналов в терагерцовом диапазоне частот связано с безопасностью и визуализацией — как альтернатива рентгеновским сканерам.
Терагерцовые сигналы могут проходить через керамику, пластиковый текстиль и бумагу, что делает их идеальными для досмотра, тем более что другие органические материалы, такие как взрывчатые вещества и некоторые запрещенные наркотики, имеют высокие пики поглощения терагерцового излучения и, следовательно, дают характерный «отпечаток пальца».»
Таким образом, определить, содержит ли запечатанный конверт или пакет запрещенные вещества, можно даже не открывая его — просто просканировав его терагерцовым излучением.
В настоящее время это невозможно с помощью рентгеновского сканирования, которое может обнаружить, что внутри пакета спрятано какое-то вещество, но не сможет определить, был ли это безвредный пакет с сахаром или блок кокаина.
Кроме того, энергия фотонов излучения на терагерцовых частотах очень мала, что делает его безопасной альтернативой для целей медицинского сканирования рентгеновским лучам, которые ионизируют и могут повреждать живые ткани и ДНК.
Какие проблемы необходимо решить, прежде чем 6G станет реальностью?
Ключевой проблемой для 6G на частотах выше 100 ГГц является затухание или ослабление сигнала.
На более высоких частотах сигналы больше страдают от того, что называется «потери на пути в свободном пространстве», что представляет собой уменьшение радиоэнергии при прохождении сигнала между двумя точками в воздухе.
Кроме того, на высоких частотах сигналы больше искажаются атмосферным затуханием из-за молекул воды и кислорода в воздухе. Таким образом, весь спектр «терагерцового промежутка» далек от идеального для всех форм беспроводной связи, но существуют окна передачи для беспроводной связи на средние и большие расстояния.
Чтобы компенсировать потенциально повышенное затухание, источник питания для сигналов 6G, вероятно, должен быть намного выше, чем имеется в настоящее время.
Однако исследователи работают над разработкой системы управления лучом, которая гораздо точнее фокусирует сигналы и направляет их в определенную точку.
Некоторые даже предложили сеть дронов для ретрансляции терагерцовых сигналов 6G и решения проблемы затухания, чтобы обеспечить бесперебойную и сверхнадежную передачу данных.
Другой серьезной проблемой терагерцовой связи является подходящая технология межсоединений, то есть физическое соединение между двумя микросхемами или компонентами в системе.
Медные провода в настоящее время широко используются для многих таких соединений, но на частотах выше 100 ГГц они имеют тенденцию рассеивать электрическую или электромагнитную энергию и не могут поддерживать типы полосы пропускания, необходимые для 6G.
Поэтому д-р Атакарамян и Терагерцовая инновационная группа UNSW в сотрудничестве с Университетом Аделаиды и отраслевым партнером Ericsson проводят исследования по разработке проводов из полимерных волокон, которые могли бы значительно снизить потери.
Группа также работает над разработкой терагерцовых волноводных платформ с малыми потерями и широкой полосой пропускания для будущих терагерцовых устройств связи.
Каковы реальные области применения сверхскоростного 6G?
Почти каждая отрасль выиграет от более быстрой передачи информации, поскольку 6G в терагерцовом диапазоне частот обещает задержку — то есть задержку перед началом передачи данных — всего в микросекунды.
Ожидается, что ключевое развитие получит телехирургия в реальном времени, где крайне важна низкая задержка, а также другие процессы здравоохранения, такие как мониторинг пациентов и анализ в реальном времени МРТ и КТ.
Доступность автономных транспортных средств также, вероятно, увеличится, поскольку 6G позволяет быстрее и проще обрабатывать всю информацию, собираемую с различных датчиков и радаров, которую необходимо очень быстро передавать для обеспечения высокого уровня безопасности.
В некоторых случаях ослабление высокочастотных сигналов может быть полезным.
Связь ближнего поля, при которой передаются конфиденциальные и личные данные, становится более безопасной, когда сигналы более локализованы, в то время как связь на поле боя может использовать тот факт, что информация не может передаваться на большие расстояния и быть подхвачена противником.
Когда будет доступен 6G?
Точные стандарты и частоты для 6G еще предстоит определить. Международный союз электросвязи проведет Всемирную конференцию радиосвязи в 2023 году, на которой будут обсуждаться вопросы расширенного использования радиочастотного спектра, а окончательное решение, вероятно, будет принято на следующей конференции в 2027 году.
В то же время исследования и разработки будут продолжаться быстрыми темпами, и ожидается, что приложения будут развернуты очень скоро после принятия Регламента радиосвязи.
Это означает, что примерно с 2028 года, то есть всего через шесть лет, новое измерение, которое обещает обеспечить 6G, может стать реальностью.
Будьте в курсе в удобном формате, присоединяйтесь: TG-канал и ВК
Бесплатная служба распространения новостей для научных организаций и стартапов
hello@technovery.com