5 دقیقه
مهندسان در چین و ایالات متحده یک چیپ نمونهٔ فشردهٔ 6G را رونمایی کرده‌اند که قادر است نرخ‌های دادهٔ پایدار بالای 100 گیگابیت بر ثانیه (Gbps) را ارائه دهد. این توان عبور اطلاعات تقریباً ده برابر اوج نظری 5G و به مراتب سریعتر از میانگین اتصالات موبایل امروزی است. این دستگاه که توسط تیم‌هایی در Peking University، City University of Hong Kong و University of California, Santa Barbara توسعه یافته است، رویکردی عملی برای فرکانس‌های رادیویی پهنباند فوق‌العریض نشان میدهد که انتظار می‌رود زیربنای شبکههای 6G آینده باشد.
ویژگی‌های فنی کلیدی
اندازه و پوشش طیفی
این چیپ تنها 11 میلی‌متر در 1.7 میلی‌متر اندازه دارد اما محدوده فرکانسی فوق‌پهن‌باندی از 0.5 گیگاهرتز تا 115 گیگاهرتز را در بر می‌گیرد. پوشش چنین گستره‌ای معادل نه باند رادیویی است، کاری که معمولاً با چندین مولفهٔ جداگانه انجام می‌شود. یکپارچه‌سازی این باندها در یک بستهٔ فشرده، دستاورد مهمی در مهندسی سخت‌افزار بی‌سیم محسوب می‌شود.
تبدیل و تولید الکترو-نوری
نمونهٔ اولیه به یک مدولاتور الکترو-نوری متکی است تا سیگنال‌های فرکانس رادیویی را به سیگنال‌های نوری تبدیل کند، که می‌توان آن‌ها را با افت بسیار کم و وفاداری بالا پردازش کرد. برای تولید فرکانس‌های رادیویی در سراسر این پهنباند، طراحی روش‌های نوری را با نوسانسازهای اپتوالكترونیک ترکیب میکند. این ترکیب پیچیدگی را کاهش داده و در عین حال کارایی طیفی بالا و پهنایباند لحظه‌ای گسترده را ممکن میسازد.
مقایسه با 5G
در حالی که اوج نظری 5G اغلب نزدیک به 10 Gbps ذکر می‌شود، سرعت‌های واقعی کاربران بسیار پایین‌تر است — اپراتورهای موبایل در ایالات متحده معمولاً میانگین‌هایی بین 150 تا 300 مگابیت بر ثانیه (Mbps) گزارش می‌کنند. قابلیت بیش از 100 Gbps چیپ جدید 6G می‌تواند کلاس‌های جدیدی از برنامه‌ها را ممکن کند و تأخیر را در وظایف پر‌حجم داده به‌طور چشمگیری کاهش دهد.
مزایا و منافع عملکردی
توان بالا و کارایی طیفی
رویکرد یکپارچهٔ فوق‌پهن‌باند، توان خام را افزایش داده و با امکان کار پیوسته در چندین باند فرکانسی، بهره‌وری طیفی را بهبود می‌بخشد. معماری الکترو-نوری همچنین به کاهش تلفات RF و تداخل کمک میکند که می‌تواند به نرخ‌های دادهٔ مؤثر بالاتر برای کاربران در محیط‌های پرتراکم منجر شود.
فرم‌فاکتور جمع‌و‌جور
کوچک کردن زنجیرهٔ RF و فوتونیک در یک بستهٔ 11 mm × 1.7 mm هزینه‌های مصرف انرژی و جای‌گیری را کاهش میدهد و این فناوری را برای ایستگاه‌های پایه، سلول‌های کوچک و احتمالاً دستگاه‌های پیشرفتهٔ کاربر امیدوارکننده میسازد.
موارد کاربردی و کاربردهای عملی
پهنایباند و پتانسیل تأخیر پایین این چیپ‌ست از مجموعه‌ای از موارد استفادهٔ نزدیک‌مدت و آتی پشتیبانی میکند:
- پخش رسانهٔ بسیار باکیفیت (UHD) و رسانهٔ فراگیر (4K/8K، VR/AR) با دانلود نزدیک‌به‌فوری و بافرینگ نزدیک به صفر.
- جریان‌های کاری هوش مصنوعی توزیعشده و محاسبات لبه که به به‌روزرسانی‌های سریع و با حجم بالا و استنتاج در زمان واقعی نیاز دارند.
- اتوماسیون صنعتی، جراحی از راهدور و هماهنگی وسایل نقلیهٔ خودران که هم توان و هم تأخیر تعیین‌شدنی اهمیت دارد.
- لینکهای بکهاول و فرونتهاول برای شبکههای شهری متراکم که به لینکهای چندصد گیگابیتی نیاز دارند.
اهمیت بازار و نقشهٔ راه
استقرارهای 6G تا دههٔ 2030 پیش‌بینی نمی‌شوند، اما اجزایی مانند این چیپ برای ساخت اکوسیستم و استانداردهایی که در پی خواهند آمد حیاتی‌اند. ادغام تکنیک‌های نوری و RF در ماژول‌های فشرده به چالش‌های شناخته‌شدهٔ عملکرد چند‌باندی پاسخ میدهد و می‌تواند اعتماد فروشندگان و اپراتورها به سخت‌افزار 6G را تسریع کند. تیم تحقیق یافته‌های خود را در Nature منتشر کرده است که نشان‌دهندهٔ اعتبار بازبینی‌شده توسط همتا و دعوت به همکاری‌های بیشتر صنعتی است.
محدودیت‌ها و گام‌های بعدی
پذیرش در دنیای واقعی نیازمند توسعهٔ سطح-سیستم است: رادیوها، آنتنها، پروتکل‌های شبکه، تخصیص طیف و سرمایه‌گذاری زیرساختی باید همه تکامل یابند. مصرف انرژی، مدیریت حرارتی، بازده تولید و هزینه تعیین خواهد کرد که آیا این نمونهٔ اولیه می‌تواند در سیلیکون تجاری‌شده مقیاس یابد. با این حال، این نمایش گامی معنادار به سوی رادیوهای فوق‌پهن‌باند 6G است.
نتیجه‌گیری
نمونهٔ فوق‌پهن‌باند 6G نوآوری‌های فوتونیک و RF را ترکیب میکند تا در یک بستهٔ کوچک بیش از 100 Gbps ارائه دهد و تصویری از آیندهٔ پر‌سرعت ارتباطات بی‌سیم ارائه کند. هرچه اپراتورها و فروشندگان سخت‌افزار زمینهٔ 6G را پی‌ریزی کنند، چنین چیپ‌هایی می‌توانند بلوک‌های سازندهٔ کلیدی برای شبکههای نسل بعدی باشند که از پخش UHD، هوش مصنوعی فراگیر و کاربردهای صنعتی جدید پشتیبانی می‌کنند.
منبع: sciencealert
ارسال نظر