درک پیچیدگی های Terahertz Frequencies

طیف الکترومغناطیسی گسترده است و برای دهه ها، ارتباطات بی سیم به طور عمده زیر 100 گیگاهرتز عمل کرده است، همانطور که ما به سمت 6G حرکت می کنیم، توجه به گروه تراسرتز (THz) که تقریبا شامل 0.1 THz تا 10 هرتز است، این منطقه بین مایکروویو و نور مادون قرمز قرار دارد، ارائه یک نقطه شیرین برای انتقال فوق العاده سریع باند امواج تر است که اغلب به پهنای باند های کوچک آن اجازه می دهد تا از 3 گیگاوات 3 گیگابیت ثانیه.

برای قرار دادن این در چشم انداز، 4G LTE از فرکانس های زیر 2.5 گیگاهرتز استفاده می کند، در حالی که 5G میلی مترWave حدود 24-40 گیگاهرتز عمل می کند، با برخی از باندهای آزمایشی تا 70 گیگاهرتز. Terahertz تقریبا سه سفارش از پهنای باند آب در دسترس در منطقه T-6 هرتز بسیار زیاد است - کانال های فردی می توانند ده ها از GHz گسترده باشند - برنامه هایی که قبلا علم را فعال می کردند، به ویژه با استفاده از فرکانس های فشرده آب در این فرکانس های مختلف، به طور گسترده (برخلافعیفیک فرکانس های مهندسی بخار 6-1، به طور گسترده).

وعده 6G شبکه

6G به عنوان یک تغییر پارادایم فراتر از اهداف بلند پروازانه 5G در نظر گرفته می شود، در حالی که 5G پهنای باند بالا و تاخیر پایین را به ارمغان آورد، 6G با هدف بهبود سفارش از اندازه گیری: نرخ داده های اوج بیش از 1 Tbps، تاخیر در زیر 0.1 متر، و اتصال فوق العاده قابل اعتماد برای یک دستگاه تریلیون است. Terahertz فرکانس های سنگ بنای این دید هستند که به طور واقعی از طریق تجارب مورد نیاز برای دستگاه ارتباطات و دستگاه های ارتباطی مورد نیاز است.

نرخ داده های فوق العاده بالا برای برنامه های کاربردی Immersive

با لینک های ترhertz، دانلود یک فیلم 4K می تواند کمتر از یک ثانیه طول بکشد، مهمتر از آن، ارتباطات هولوگرافیک، جریان ویدئو حجم و واقعیت گسترش نیافته (XR) امکان پذیر است، این برنامه ها پهنای باند گسترده را می خواهند - یک جریان هولوگرافیک تک ممکن است ده ها گیگابیت در ثانیه در محققان Nokia] جایگزین فیبرهای بی سیم باز شده است که در فاصله های کوتاه مدت نشان داده شده است.

عدم تعادل و کنترل زمان واقعی

انتظار می رود که Latency در 6G تقریبا غیر قابل قبول باشد.مدت نماد کوتاه ممکن در فرکانس های THz اجازه پردازش و هماهنگ سازی بسیار سریع را می دهد.این برای برنامه های کاربردی مانند جراحی رباتیک از راه دور، هماهنگی خودرو مستقل و اتوماسیون صنعتی که در آن تاخیرهای میلی ثانیه می تواند فاجعه بار با محاسبات لبه و پرتو پیشرفته، لینک های THz می تواند تعیین کننده، اتصال بدون صدا.

اتصال دستگاه و سن

شبکه های 6G نه تنها افراد را به هم متصل می کنند بلکه آرایه وسیعی از سنسورها و محرک ها را نیز به طور طبیعی برای سنجش و تصویر با وضوح بالا به دلیل طول موج های کوتاه خود مناسب می کنند، این امر اجازه می دهد تا ارتباطات یکپارچه و سنجش - مفهومی به نام ارتباطات مشترک و Sensing (JCAS) یک ایستگاه پایه THz می تواند به طور همزمان داده های سرعت بالا و عملیات ردیابی داده های زیست محیطی را ارائه دهد.

چالش های فنی در مسیر Terahertz 6G

علی رغم وعده های آن، استقرار فرکانس های تراهرتز با موانعی نیرومند مواجه است که محققان به طور فعال به هر یک از آن ها توجه می کنند، اما مسیر استقرار تجاری بسیار زیاد است.

جذب و جذب اتمسفر

امواج ترازتز به شدت توسط بخار آب اتمسفر، اکسیژن و مولکول های دیگر جذب می شوند.در 0.1 THz، میزان تخصیص حدود 0.1 dB / کیلومتر است؛ در 1 هرتز به 10-20 هرتز افزایش می یابد و در فرکانس های بالاتر، آموزش آن را منع می کند.

طراحی ترانسفر و آنتن

ساخت ترانسفوررهای کارآمد برای فرکانس های تراhertz یک چالش بزرگ سخت افزاری است (به طور سنتی مبارزه الکترونیک مبتنی بر CMOS برای تولید قدرت کافی در این فرکانس ها، گزینه های Promising شامل نیمه هادی های III-V کار ملون (مانند InP و GaAs)، تقویت کننده های پرتوی سیلیکون (SiGe) BiCMOS، و فن آوری های نوظهور مانند گرافن و دستگاه های پینمونیک نیز باید پیشگام به شکل بسیار کوچک از دست دادن عناصر.

پردازش سیگنال و نویز

در فرکانس های THz، رقم نویز گیرنده به طور ذاتی به دلیل نویز حرارتی بالاتر است (و مشکل دستیابی به تقویت کم سرعت، این حساسیت و محدوده دینامیکی است. طرح های پیشرفته، مانند یاthogonal frequency-division Multixing (OFDM) با پرتوهای فنی بالا، برای به حداکثر رساندن کارایی طیفی مورد نیاز است، اما آنها نیاز به عملکرد بسیار دقیق (همچنین تعداد دفعات کار) برای ردیابی سریع دستگاه دارند.

تحقیق و پیشرفت

تحقیقات در ارتباطات تراسرتز در سطح جهانی تسریع شده است. [۵] برنامه DARPA T-MUSIC با هدف توسعه مقیاس پذیر، کارآمد T passivers در اروپا، پروژه پرچم دار ۶G HEXA-X-II به عنوان یک ردیاب کلید در آسیا، چین و ژاپن دارای تست های گسترده برای گرافت (۰-۰ گیگاهرتز) است.

متام ها و متا سطحی ها همچنین وعده های بزرگی را در اختیار دارند.این ساختارهای مصنوعی می توانند امواج تراسرتز را به گونه ای دستکاری کنند که با مواد طبیعی امکان پذیر نباشد. [۳] متالاک های قابل تنظیم مجدد می توانند به عنوان رله های منفعل عمل کنند، پرتوهای هدایت شده برای دور زدن موانع، محققان (FLT:0MIT [F:1] یک متا سطح قابل برنامه ریزی را نشان داده اند که در یک حرکت می کند، و در همین حال قادر به ترکیب کردن پرتوهای برش است، و با استفاده از طریق از طریق از منابع برش عکس است.

فرآیند استاندارد سازی برای 6G در حال انجام است. 3GPP شروع به مطالعه اقلام برای آزادی 19 با مشخصات کامل مورد انتظار در اطراف 2030. چارچوب IMT-2030 ITU سناریوهای استفاده مانند ارتباطات همه جانبه، ارتباطات گسترده و ارتباطات با قابلیت دسترسی بیش از حد قابل اعتماد - همه آنها می توانند از باندهای T استفاده کنند، با این حال، بسیاری از پارامترهای فنی تعریف نشده باقی مانده است.

نتیجه گیری و آینده چشم انداز

فرکانس های ترازتز نشان دهنده مرز عالی بعدی برای ارتباطات بی سیم است، در حالی که چالش های گسترش، سخت افزار و پردازش سیگنال قابل توجه است، پاداش های بالقوه تحول هستند. 6G که توسط تراhertz سوخت می شود برنامه های بی سابقه ای را قادر می سازد که خط بین فیزیکی و دیجیتال واقعیت را از تلطیف هولوگرافیک به دوقلوهای دیجیتال زمان واقعی را تغییر دهد، زیرا پیشرفت تحقیقات همچنان ادامه می دهد، ما می توانیم انتظار داشته باشیم که تظاهرات های اولیه و به سرعت سفر فیزیکی و دیجیتال را از طریق آن را از پنج سال آینده، و وعده می دهد.

برای برنامه ریزان شبکه و مهندسان، اکنون زمان شروع به بررسی چگونگی تاثیر تکنولوژی تراhertz بر زیرساخت ها است. Dense، سیستم های آنتن پیشرفته و ادغام با backhaul فیبر نوری ضروری خواهد بود.سازمان های تنظیم کننده باید طیف هماهنگ، متعادل سازی نیازهای خدمات منفعل و فعال. آینده 6G در گروه تراسر نوشته شده است و قابلیت فوق العاده ای برای آینده دارد.