Postępy w komunikacji 6G mogą zrewolucjonizować sposób, w jaki świat korzysta z sieci bezprzewodowych, a kluczową technologią w tym rozwoju jest multiplekser polaryzacyjny działający na częstotliwościach terahercowych. Zespół naukowy z Australii, we współpracy z badaczami z Japonii, opracował innowacyjne urządzenie, które umożliwia znaczne zwiększenie pojemności transmisji danych poprzez wykorzystanie różnych polaryzacji fal elektromagnetycznych. Urządzenie to, będące pierwszym tego rodzaju, zostało pomyślnie przetestowane w paśmie sub-terahercowym J (220-330 GHz), co otwiera drogę do jego zastosowania w przyszłych sieciach 6G i innych zaawansowanych technologiach.

Spektrum terahercowe: Nowa granica komunikacji bezprzewodowej
Komunikacja terahercowa stanowi kolejny krok ewolucji w świecie technologii bezprzewodowej. Ta komunikacja, działająca na ekstremalnie wysokich częstotliwościach, ma potencjał dostarczania niezrównanych prędkości transmisji danych, które znacznie przewyższają obecne standardy 4G i 5G. Chociaż sieci 5G już korzystają z wysokich częstotliwości między 20 a 70 GHz, sieci 6G wchodzą w zakres terahercowy, co umożliwia przesyłanie danych z jeszcze większymi prędkościami. To otwiera drzwi do nowych zastosowań, w tym transmisji wideo o wysokiej rozdzielczości, rozszerzonej rzeczywistości (AR), wirtualnej rzeczywistości (VR) oraz Internetu Rzeczy (IoT).

Zarządzanie spektrum terahercowym niesie jednak ze sobą własne wyzwania. Ze względu na wysoką częstotliwość, fale terahercowe są bardziej podatne na utratę sygnału z powodu absorpcji atmosferycznej i interakcji z materiałami. Opracowanie technologii, która może efektywnie wykorzystać to spektrum, wymaga zaawansowanych podejść i innowacyjnych rozwiązań.

Rewolucyjna technologia multipleksera polaryzacyjnego
Właśnie tutaj wkracza praca australijskiego zespołu. Ich zintegrowany multiplekser polaryzacyjny jest wykorzystywany do jednoczesnej transmisji wielu strumieni danych w ramach tego samego pasma częstotliwości. Osiąga się to poprzez wykorzystanie różnych polaryzacji fal elektromagnetycznych, co efektywnie podwaja pojemność transmisji danych bez potrzeby dodatkowego spektrum. To urządzenie nie tylko poprawia wydajność transmisji, ale także zmniejsza utratę danych, co jest kluczowe dla niezawodnej i szybkiej komunikacji w przyszłych sieciach.

Urządzenie zostało wykonane przy użyciu standardowych procesów produkcji chipów krzemowych, co oznacza, że może być masowo produkowane przy stosunkowo niskich kosztach. Jest to ważny krok naprzód w komercjalizacji systemów komunikacji terahercowej, ponieważ umożliwia szerokie zastosowanie tej technologii w różnych branżach.

Zastosowania w różnych branżach
Zastosowanie tej technologii może mieć głęboki wpływ na wiele branż. W telekomunikacji sieci terahercowe umożliwią prędkości transmisji danych niezbędne do nowych aplikacji, takich jak transmisje wideo w 8K, AR i VR. W branży medycznej technologie terahercowe mogą umożliwić zaawansowane metody diagnostyki poprzez nieinwazyjne skanowanie z wykorzystaniem fal terahercowych. W produkcji i logistyce urządzenia IoT wyposażone w komunikację terahercową mogą umożliwić szybsze i bardziej niezawodne sieci do śledzenia i zarządzania zapasami w czasie rzeczywistym.

Jednym z najbardziej ekscytujących zastosowań jest obszar rozszerzonej i wirtualnej rzeczywistości. W miarę jak technologie te stają się coraz bardziej popularne, wymagają sieci, które mogą obsługiwać ogromne ilości danych, które muszą być przesyłane niemal natychmiast. Komunikacja terahercowa to umożliwia, otwierając drogę do nowych, immersyjnych doświadczeń użytkowników.

Wyzwania i przyszłość technologii terahercowej
Pomimo tych obiecujących możliwości, istnieje wiele wyzwań, które trzeba rozwiązać, zanim komunikacja terahercowa stanie się powszechna. Największym wyzwaniem jest opracowanie systemów, które mogą działać w rzeczywistych warunkach, gdzie fale terahercowe są podatne na zakłócenia i straty. Obecnie badacze pracują nad rozwiązaniem tych problemów, aby poprawić wydajność i obniżyć koszty wdrożenia.

Badania koncentrują się również na aspektach bezpieczeństwa komunikacji terahercowej. Ze względu na wysokie częstotliwości, fale terahercowe mają unikalne właściwości, które czynią je bardziej odpornymi na przechwycenie i inne zagrożenia bezpieczeństwa. To czyni tę technologię szczególnie atrakcyjną dla zastosowań wojskowych i rządowych, gdzie bezpieczeństwo danych ma najwyższe znaczenie.

Oczekuje się, że w ciągu następnej dekady technologia ta przejdzie przez fazę przyspieszonego rozwoju, z celem integracji w szerokiej gamie przemysłów. Badacze przewidują, że pierwsze produkty komercyjne oparte na tej technologii będą dostępne w ciągu najbliższych pięciu lat, a szerokie zastosowanie może nastąpić w ciągu kolejnych dziesięciu lat. Dotyczy to nie tylko sieci telekomunikacyjnych, ale także innych sektorów, takich jak przemysł motoryzacyjny, gdzie czujniki terahercowe mogą umożliwić zaawansowane systemy autonomicznej jazdy.

Najnowsza wersja multipleksera polaryzacyjnego może być bezproblemowo zintegrowana z wcześniejszymi urządzeniami do formowania wiązki, które zespół opracował, co umożliwia zaawansowane funkcje komunikacyjne na jednej platformie. Ta technologia nie tylko tworzy podstawy dla następnej generacji sieci bezprzewodowych, ale także otwiera nowe możliwości w szerokim zakresie zastosowań.

W miarę postępu badań naukowcy uważają, że multipleksery polaryzacyjne odegrają kluczową rolę w przyszłych systemach komunikacyjnych. Ich zdolność do zwiększania pojemności transmisji danych bez zwiększania spektrum może prowadzić do rozwoju nowych usług i aplikacji, które ukształtują przyszłość cyfrowego świata. Biorąc pod uwagę tempo, w jakim rozwija się technologia, przed nami ekscytujący okres innowacji, który na nowo zdefiniuje granice tego, co jest możliwe w świecie komunikacji bezprzewodowej.

Źródło: University of Adelaide