تطور 6G والحاجة إلى محركات الموجات الدقيقة

ويقود الطلب المتكرر على ارتفاع معدلات البيانات، والارتفاع الخفيف، والربط الهائل، تطوير الجيل السادس )٦ زاي( من الشبكات اللاسلكية، بينما تقدم ٥ زاي مجموعات من أجهزة الموجات المميتة، تهدف ٦ زاي إلى العمل في الترددات الفرعية للشبكة وأجهزة النقل الجوي )١٠٠ غيغازو إلى ثاث واحد( حيث تواجه العناصر الالكترونية التقليدية خسائر مادية في الصور.

وتتيح الصور الفوتوغرافية للموجات الدقيقة عدة مهام حاسمة بالنسبة لـ 6 زاي: توليد الإشارات عبر النطاق الترددي، وتوليف دقيق للترددات، وتوزيع النفايات المنخفضة، والتضليل المتطور، وخلافا للحلول الإلكترونية البحتة، يمكن للأجهزة الضوئية أن تتعامل مع الإشارات التي تتجاوز عرضها 100 غيغاهيرتز، ومعدلات بيانات الدعم في النطاق التضاريس - في كل ثانية، مما يجعل الصور الموجة للموجات الدقيقة لا تحسنا إضافيا فحسب بل تتيح إمكانية الاسترشاد.

التكنولوجيات الأساسية في الصور المتحركة الموجات الدقيقة

الدائرة الهوائية المتكاملة

One of the most significant advances is the development of integrated photonic circuits (PICs) that combine multiple optical functions - such as lasers, modulators, filters, and detectors-on a singleرق. Integrated photonic circuits dramatically reduce the size, weight, and power consumption of microwave commercial deployment,100

محررون من طراز Electro-Optic

Modulating optical carriers with high-frequency electrical signals is central to microwave photonics. Electro-optic modulators have seen dramatic improvements, with lithium niobate (thin-film) and plasmonic modulators achieving modulation bandwidths beyond 300 GHz.

التصوير الفوتوني والتصوير التدريجي

وتزداد صعوبة توجيه إشارات توجيه إلى مستخدمين محددين - وتزداد صعوبة ظهور ترددات عالية بسبب ضيق نطاق الترددات واستيعاب الغلاف الجوي. ] Photonic beamforming) وتستخدم خطوط تأخير حقيقية بصرية في الوقت الحقيقي إلى نُهج متكررة ذات صورة ضيقة ومضبوطة في إطار الترددات الإلكترونية غير مسبوقة.

عدد أعضاء مكاتب الترددات البصرية

وتُعتبر هذه المركبات ذات الترددات البصرية من خطوط الليزر المتساوية في المساحة كمحافظات دقيقة للترددات بالنسبة للصور الموجية الصغرية، وفي 6G، تمكن من توليد إشارات غير مستقرة ومتزامنة عبر محطات الأساس الموزعة، وبإغلاق مشط مرجعي ثابت، يمكن للشبكات أن تحافظ على الاتساق في المراحل عبر أجهزة إرسال متعددة الترددات، وهو أمر أساسي بالنسبة لـيـن متناسق متعدد الأطراف

أحدث المعالم والأبحاث

وقد حقق مجتمع البحوث في مجال الموجات الدقيقة معالم بارزة في السنتين الماضيتين أثرت مباشرة على إمكانية استخدام 6G، وفي عام 2024، أبلغ فريق مشترك من مختبرات نوكيا بيل والجامعة التقنية للدانمرك عن وجود سجل رقم 250 Gbit/s wireless link في 300 GHz باستخدام جهاز إرسال مزود بالصور الضوئية ذات الحجم النهائي، واستخدمت الشبكة صورة ملتقطة ذات ترددات غير متجانسة مدمجة مع صورة توضيحية

وثمة انفراج آخر يشمل ] تحويل مكافئات مدعمة بالصوت إلى شكل رقمي (ADC) وفي الترددات التي ترتفع فيها الترددات، تواجه البلدان الجزرية الصغيرة النامية قيوداً على المربعات وزوارق النطاقات، ويمكن أن تحقق العينات الضوئية باستخدام الليزر المعطلة بالطرق المغلقة حلاً فعالاً يتجاوز 10 أجزاء في معامل التوليد فوق 100 جهاز/البوسنة.

وفي موازاة ذلك، أحرزت البحوث في مجال التكامل الحرفي غير القابل للتأثر، حيث تتحول الإشارات البصرية المتحركة إلى شبكات مؤثرة لا مثيل لها في اليابان إلى " فوتوني - إشعاعي - غير حر " (P-RoF)، حيث تظهر الإشارات البصرية المتحركة مشعة مباشرة من صفائف متغيرة لا تُعرف دون تحويل كهربائي.

التحديات في مجال النشر

وعلى الرغم من الوعد، يجب التغلب على عدة حواجز قبل أن تصبح صور الموجات الدقيقة عنصراً قياسياً من الهياكل الأساسية ذات الموجات الصغيـرة.

التكامل مع الهياكل الأساسية الإلكترونية القائمة

وتعتمد محطات الأساس الحالية على الدوائر الإلكترونية ذات الاستخدام الأمثل للغاية، إذ إن إدماج المكونات الضوئية - مثل الليزر والمناقلات والصور - مع أجهزة التحكم التابعة للجنة البحرية الدولية - يتطلب التغليف الدقيق والإدارة الحرارية. وقد أحرز التكامل الهجيني تقدماً، ولكن تحقيق وصلات انقلابية موثوقة بين رقائق الموجات الضوئية والرسوم الأمامية لا تزال قائمة.

الأثاث والحدود المادية

ويعتمد العديد من الأجهزة الضوئية ذات الأداء العالي على مواد غريبة مثل نوبة الليثيوم أو الفوسفيد أو البوليمرات في الغدد الصماء. ] عمليات اختلاق قابلة للتكسير ] لهذه المواد أقل نضجا من أجهزة التصوير المتحركة.

كفاءة التكلفة والطاقة

ويمكن أن تكون نظم التصوير بالموجات الدقيقة أكثر تكلفة من نظيراتها الإلكترونية، لا سيما عندما تستخدم مكونات منفصلة، وتهدف الدوائر المتكاملة للتصوير الضوئي إلى خفض التكلفة لكل وظيفة، ولكن النفقات الرأسمالية الأولية لخطوط التصنيع الضوئي مرتفعة. ] Energy efficiency]) وهي شاغل آخر: الليزر ومبردات حرق المركبات تستهلك الطاقة، ويحتمل أن تبطل المكاسب الناتجة عن البحوث المتعلقة بالكفاءة في نقل البيانات.

الاتجاهات المستقبلية والأثر المحتمل

ويمكن أن يمتد نطاق استخدام أجهزة التصوير المزودة بالمايكرويف إلى ما بعد محطات القاعدة، وتشمل التطبيقات المحتملة جهازاً مصوراً من طراز terahertz ، الاتصالات الساتلية (لا سيما بالنسبة للأجهزة الضوئية ذاتية منخفضة المدار)، و[FLT:

وبدأت هيئات توحيد المعايير، مثل [(FLT:0]3GPP) والاتحاد الدولي للاتصالات السلكية واللاسلكية - R، دراسة الاحتياجات الخاصة بالآلية الدولية للتوحيد القياسي - 2030، ويجري النظر في تكنولوجيات التصوير الميكرويفي كجزء من مجموعة أدوات الطوابع المادية. وفي عام 2025، يتوقع أن يُظهر المشروع الأوروبي [البرنامج] اختبارات الـ 6 GLHL].

وثمة اتجاه مثير آخر هو استخدام الشعارات الضوئية في الغلاف الجوي ] في الصور الفوتوغرافية للموجات الدقيقة، وقد يكون من الممكن، عن طريق رفع مستوى الدول المعززة والتشابك، إنشاء قنوات اتصال آمنة تتمتع بالحصانة المتأصلة في التنقيب - شرط أساسي لتحقيق أهداف أمنية ذات نطاقات قياسية، وقد أظهرت التجارب المبكرة في تطبيقات درجات الحرارة الدقيقة الكمي وجود عقود من الزمن.

خاتمة

وتقف صور الموجات الدقيقة على تقاطع البصريات والهندسة الإذاعية، مما يوفر مساراً قاهراً لبلوغ أهداف الأداء القصوى التي حددها 6 زاي، أما أوجه التقدم الأخيرة في الدوائر المتكاملة للصور الضوئية، والمناورات العالية السرعة، والتصوير الضوئي، ومكامن التردد الضوئي، فتقوم بنقل هذه التكنولوجيا من فضول مختبري إلى مرشح خطير للنظم التجارية، في حين أن التحديات في مجال التكامل، والتصوير، والابتكارات المتعلقة بالتكلفة لا تزال قائمة.