Ultraszybka transmisja danych mobilnych dzięki innowacji w zakresie terahercowym
Od czasu pojawienia się smartfonów zużycie danych gwałtownie wzrosło. Firmy w coraz większym stopniu korzystają z danych mobilnych, aby świadczyć szereg usług, a w przyszłości zapotrzebowanie to ma tylko rosnąć. „Z czysto technicznego punktu widzenia stanowi to wyzwanie”, mówi Thomas Kürner, koordynator projektu ThoR z Uniwersytetu Technicznego w Brunszwiku (TU Braunschweig) w Niemczech. „Co możemy zrobić, aby zwiększyć szybkość przesyłania danych?”. Jednym ze sposobów jest zwiększenie wydajności systemów transmisji danych, aby zmieścić większą ilość danych w dostępnej obecnie przepustowości. „Coraz trudniej to zrobić”, komentuje Kürner. Innym sposobem jest zwiększenie dostępnej przepustowości. Jest to jednak również wyzwanie, ponieważ wykorzystywane jest coraz więcej dostępnego zakresu częstotliwości.
Szerokość pasma wysokiej częstotliwości
Pomysł na projekt ThoR zrodził się z odkrycia, że w całym zakresie – powyżej 275 gigaherców w terahercowym zakresie częstotliwości – nadal dostępna jest przepustowość umożliwiająca świadczenie usług mobilnej transmisji danych. „Ta przestrzeń nie jest całkowicie nieuregulowana”, dodaje Kürner. „Istnieje kilka zastosowań naukowych, takich jak satelity do badań Ziemi lub rozwiązania z dziedziny radioastronomii, które wykorzystują tę szerokość pasma. Natomiast okazuje się, że dostępna przepustowość jest wystarczająca, by móc zbudować systemy, w których prędkość transmisji danych będzie wystarczająco wysoka”. Aby to osiągnąć, należy pokonać istotną przeszkodę. Używanie wysokich częstotliwości może powodować znaczną utratę ścieżki lub zmniejszenie natężenia prądu. Aby zminimalizować te straty, można wykorzystać anteny terahercowe o wysokim wzmocnieniu, by stworzyć łącze o stabilnym dosyle. Łącze dosyłowe sieci komórkowej określa połączenie wieży komórkowej z siecią bazową. Sygnały takie można wysyłać poprzez kable światłowodowe, ale aby je położyć, trzeba by rozkopać ulice. Szczególnie w miastach połączenie kablami stacji bazowych sieci komórkowej jest po prostu niewykonalne.
Terahercowe łącze radiowe
Celem projektu ThoR było zatem wykazanie, że terahercowe łącze radiowe realizowane przy użyciu anten zamontowanych na dwóch dachach może stanowić realną alternatywę. Zespół projektu był przekonany, że w ten sposób powstanie połączenie dosyłowe pomiędzy komórkami radiokomunikacji komórkowej a węzłami radiowej sieci komórkowej, bez potrzeby instalacji kabli w ziemi. Partnerzy z Europy i Japonii połączyli siły, by wspólnie osiągnąć ten cel. Partnerzy opracowali elementy składowe takiego prototypu. Dzięki projektowi ThoR prace posunęły się o krok dalej – elementy te połączono i tak powstało funkcjonalne, dwukierunkowe, terahercowe łącze radiowe. Po zintegrowaniu technologii zainstalowano anteny na dwóch budynkach kampusu uniwersyteckiego, w odległości ponad 160 metrów. Następnie przesyłano za ich pośrednictwem rzeczywiste dane, w tym pliki wideo, a Kürner i jego zespół przeanalizowali skuteczność systemu.
Szybka transmisja danych
W ramach projektu z powodzeniem zademonstrowano potencjał połączenia dwukierunkowego, terahercowego łącza radiowego z siecią danych dostawców radiokomunikacji komórkowej. Wykazano, że prototyp jest w stanie przesyłać duże ilości danych z wysoką prędkością i jest skalowalny, dzięki czemu możliwa jest jeszcze szybsza transmisja danych. „Udało nam się pokazać, w jaki sposób można bezprzewodowo przesyłać dane w skuteczny sposób za pomocą tej technologii”, mówi Kürner. „Może to pomóc w realizacji celów dotyczących technologii 5G i 6G”. Konieczne jest jeszcze dalsze dopracowanie prototypu przed wprowadzeniem technologii na rynek. Kürner i jego zespół są jednak przekonani co do wielkiego potencjału innowacji w zakresie dosyłu.
Słowa kluczowe
ThoR, teraherc, transmisja danych, łączność radiowa, przepustowość, smartfon
