Jak bude fungovat 6G: propojení terahertzového pásma a optického vlákna

propojení terahertzového pásma a optického vlákna

Aby se mobilní síť 5G stala realitou, bude třeba vyřešit několik technických problémů. Jedním z nich je propojení mezi rádiovými kanály v pásmu terahertzových vlh a optickými přenosovými kanály na optickém vláknu. Výzkumníci z Karlsruhe Institute of Technology (KIT) tvrdí, že tento problém vyřešili.

Mobilní síť 6G, která by měla nahradit v současnosti zaváděnou mobilní síť 5G, by se podle současných předpokladů měla objevit kolem roku 2030 a měla by svým uživatelům poskytovat přenosové rychlosti v řádu stovek gigabitů za sekundu.

Jedním z problémů je potřeba zajistit efektivní propojení mezi rádiovými kanály v pásmu terahertzových vlh a optickými přenosovými kanály na optickém vláknu. Jak tedy propojit rádiový kanál využívající terahertzové kmitočtové spektrum (tj. kmitočtové pásmo mezi mikrovlnami a infračerveným zářením) s optickými kanály po optickém vláknu, které jsou potřeba při přenosu dat na větší vzdálenosti? Zakřivení Země omezuje přímou viditelnost, takže pro přenos dat na větší vzdálenosti jsou potřeba kabelové přenosové technologie. Přímá viditelnost rádiového spoje však může být různým překážkami v okolí omezována i na kratší vzdálenosti, např. různé objekty jako domy či stromy nebo dokonce i déšť a mlha, které se projevují u vyšší kmitočtových pásem, jak se vlnové délky zkracují.

Výzkumníci z Karlsruhe Institute of Technology uvádí, že je potřeba vyvinout modulátory fungující na bázi plasmonických rezonátorů (v tomto případě vyrobených z křemíku), které přímo propojí přijímací anténu s optickým vláknem. Jinými slovy rádiový kanál se stane součástí optického vlákna. „To umožní propojení terahertzového kanálu s velmi vysokou přenosovou rychlostí až několika stovek set gigabitů za sekundu,“ uvádí výzkumníci.

V rámci testů výzkumný tým demonstroval hladké propojení terahertzového rádiového spoje do optického vlákna prostřednictvím terahertzového přijímače. Konkrétně se jednalo terahertzový-optický přenos rychlostí 50 Gb/s. Pro srovnání, současné rádiové kanály v rámci LTE sítě poskytují přenosové rychlosti okolo 20 Mb/s, což mnohem méně než dosáhl výzkumný tým KIT. Společnost Verizon, která v USA spustila služby 5G v pásmu milimetrových vln, uvádí, že typické rychlosti její pevné služby 5G se budou pohybovat kolem 300 Mb/s.

Další výzvy 6G

Propojení terahertzového pásma a optického vlákna v 6G však není jedinou oblastí, kterou bude třeba v následujících letech vyřešit. Dalším je zvládnutí prostorového multiplexování v terahertzovém pásmu, aby bylo možné poskytovat požadovaných přenosových rychlostí. Prostorové multiplexování je technika, kdy se na stejném kmitočtu vysílá několik samostatně kódovaných datových signálů (toků). Přenosová kapacita rádiového kanálu tak může být opakovaně využívána, čímž se zvyšuje efektivita využití rádiového kanálu.

Zvýšení účinnosti bude třeba dosáhnout také pomocí pokročilejších antén MIMO, což jsou antény využívající vícecestné šíření – signály cestují od vysílače k přijímači různými cestami.

Dále je třeba řešit problém útlumu rádiového signálu, a to jak vzduchem, tak při průchodu budovou nebo nějakou strukturou. S rostoucím kmitočtem se zvyšuje také útlum rádiového signálu při průchodu materiálem. Například průhledné sklo má celkově menší útlum než třeba sádrokarton. To znamená, že stavební materiály použité pro stavbu budov v budoucnosti by mohly předznamenat novou vědu o matriálech, které by byl schopné propouštět signály 6G do budov.

V březnu oznámila FCC novou kategorii experimentálních licencí pro kmitočtové spektrum v pásmu mezi 95 GHz a 3 THz. Důvodem je, aby telekomunikační operátoři a výzkumníci mohli zkoumat možnosti tohoto pásma.

„Předpokládáme, že systémy 6G se objeví kolem roku 2030,“ říká Ari Pouttu, profesor na Univerzitě v Oulu a architekt systému 5G. „Tento systém by měl poskytovat přenosové rychlosti terabitů za sekundu a latenci v řádu mikrosekund.“

Zdroj: Network World

Související příspěvky

Leave a Comment