شهر سخت افزار/ شاید هفته یا ماهی نباشد که بیاید و بگذرد و خبری در مورد افزایش سرعت انتقال اطلاعات توسط دانشمندان نشنویم. اما خبری که در ادامه این مطلب به شما می‌گویم یک رویکرد جدید را دنبال می‌کند و به جای استفاده از بسترهای رادیویی قدیمی، با ترکیب دو فناوری موجود، یعنی الکترونیک و فوتونیک، برای اولین بار موفق به دستیابی به سرعت بی‌سابقه انتقال داده بی‌سیم ۹۳۸ گیگابیت بر ثانیه (Gbps) شده است.

بنابر گزارشی که توسط وبسایت Live Science منتشر شده، این رکورد جدید که به مرز ۱ ترابیت بر ثانیه (Tbps) نزدیک می‌شود، معادل دانلود یک فیلم 4K Ultra HD با حجم ۳۰ گیگابایت در مدت ۰٫۲۶ ثانیه است. در مقایسه، دانلود همین فایل با سرعت‌های معمول شبکه 5G در ایالات متحده (با سرعت شبکه بین ۱۴۰ تا ۲۳۰ مگابیت بر ثانیه) حدود ۱۷ تا ۲۹ دقیقه طول می‌کشد. در بریتانیا، که این پژوهش در آن انجام شده، سرعت میانگین 5G حدود ۱۰۰ مگابیت بر ثانیه است و این فناوری جدید تقریباً ۹،۳۸۰ برابر سریع‌تر عمل می‌کند.

فناوری ترکیبی برای شکستن محدودیت‌ها
همانطور که عنوان شد، رویکرد اصلی این راهکار جدید انتقال اطلاعات، ترکیب فناوری‌های رادیویی و نوری بوده است. در واقع در این روش محققان به یک ایده ساده ولی کارآمد فکر کرده‌اند که طی آن می‌توان به طول موج‌های رادیویی (RF) تا ۱۵۰ گیگاهرتز (GHz) دسترسی پیدا کرد. جزئیات این پژوهش در مقاله‌ای که ماه گذشته در مجله Journal of Lightwave Technology منتشر شده، ارائه شده است.

احتمالاً در جریان هستید که شبکه‌های 5G فعلی داده‌ها را در باندهای فرکانسی محدود و شلوغ زیر ۶ گیگاهرتز منتقل می‌کنند، که باعث می‌شود سرعت واقعی آن‌ها بسیار کمتر از حداکثر تئوری ۲۰ گیگابیت بر ثانیه باشد. اما فناوری‌های آینده مانند 6G احتمالاً از فرکانس‌های بالاتر بهره خواهند برد. این فرکانس‌ها شامل باندهای میانی (۷ تا ۲۴ گیگاهرتز) و باندهای زیرتراهرتز (sub-terahertz bands) در محدوده ۹۰ تا ۳۰۰ گیگاهرتز هستند که توسط انجمن تأمین‌کنندگان جهانی موبایل (GSA) مشخص شده‌اند.

راهکاری برای غلبه بر محدودیت‌های شبکه‌های فعلی
ژیشین لیو، استاد مهندسی برق در دانشگاه کالج لندن (UCL) و نویسنده اصلی این پژوهش معتقد است که «سیستم‌های ارتباطات بی‌سیم فعلی برای پاسخگویی به تقاضای رو به رشد برای دسترسی به داده‌های پرسرعت دچار چالش هستند. ظرفیت محدود در فاصله چند متری بین کاربر و شبکه فیبر نوری، عامل اصلی این محدودیت است». پروفسور لیو در ادامه صحبت خود در مورد این طرح جدید می‌گوید:

راه‌حل ما استفاده از طیف فرکانسی بیشتری برای افزایش پهنای باند است، در حالی که کیفیت سیگنال را حفظ کرده و دسترسی انعطاف‌پذیر به منابع فرکانسی مختلف را فراهم می‌کنیم. این امر منجر به ایجاد شبکه‌های بی‌سیم فوق سریع و پایدار می‌شود و از گلوگاه سرعت بین ترمینال‌های کاربری و اینترنت عبور می‌کند.

فناوری ارتباط بی‌سیم ترکیبی چگونه کار می‌کند؟
این سیستم نوین از ترکیب دو فناوری موجود به‌طور همزمان استفاده می‌کند: الکترونیک پرسرعت و فوتونیک موج میلی‌متری. فوتونیک موج میلی‌متری از نور برای تولید سیگنال‌های فرکانس رادیویی در باندهای موج میلی‌متری استفاده می‌کند. این ترکیب امکان انتقال حجم عظیمی از داده را در باندهایی که می‌توانند در سیستم‌های آینده نظیر 6G به کار روند، فراهم می‌سازد.

این فناوری از تولیدکننده‌های سیگنال دیجیتال-آنالوگ الکترونیکی که در محدوده ۵ تا ۷۵ گیگاهرتز عمل می‌کنند، در کنار تولیدکننده‌های سیگنال رادیویی نوری استفاده کرده که امکان انتقال داده در فرکانس‌های ۷۵ تا ۱۵۰ گیگاهرتز را فراهم می‌کند. این ترکیب، پهنای باند کلی ۱۴۵ گیگاهرتز را در اختیار قرار می‌دهد که پنج برابر بیشتر از سیستمی است که رکورد پیشین انتقال بی‌سیم را به ثبت رسانده بود.

فناوری ترکیبی مورد نظر می‌تواند برای ارسال سیگنال‌های بی‌سیم از دکل‌ها در مکان‌های شلوغ استفاده شود. این امر امکان بهره‌مندی افراد بیشتری از سرعت‌های 5G و در آینده 6G را در مناطق پرتراکم مانند استادیوم‌ها وکنسرت‌های بزرگ فراهم می‌کند، بدون اینکه دچار ترافیک شبکه یا افت سرعت شوند.

در نظر داشته باشید دانشمندان این فناوری را تاکنون تنها در محیط آزمایشگاهی آزمایش کرده‌اند، اما قصد دارند نمونه اولیه‌ای تولید کنند که در محیط‌های تجاری قابل استفاده باشد. اگر این برنامه موفق شود، انتظار می‌رود این فناوری طی پنج سال آینده در تجهیزات تجاری ادغام شود.