Розуміння Терагерц Фрекції

Електромагнітний спектр є великим, і протягом десятиліть бездротові зв'язки управлялися значно нижче 100 ГГц. Як ми натискаємо на 6G, зміни уваги до терагерц (Тц) смуги, грубо просячи 0.1 THz до 10 THz. Ця область sits між мікрохвильовою і інфрачервоним світлом, пропонуючи солодке місце для ультра-розвантажувальної передачі. Терагерц хвилі часто називають під-міліметрові хвилі, оскільки їх довжини хвилі коливається від 3 мм до 0.03 мм. Це невелика довжина хвилі є ключовим: це дозволяє масивний смуга і потенціал для ставок даних в сотні гігабітів до декількох terabits на другий.

Для цього в перспективі 4G LTE використовує частоту нижче 2,5 ГГц, а 5G мм Втулка працює навколо 24–40 ГГц, з деякими експериментальними смугами до 70 ГГц. Terahertz починається приблизно три накази збільшення величини. Доступна пропускна здатність в області THz є величезною — окремі канали можуть бути десятки ГГц широка — дозволяють додатки, які раніше були науковою фантастики. Однак фізика поширення хвилі на цих частотах радикально відрізняється. На відміну від сигналів під-6 ГГц, THz хвилі відчувають високу втрату вільного простору, сильний поглинання атмосферними газами (частково водяна пара), і обмежене проникнення через тверді об'єкти. Ці фактори роблять проектування 6

Промізація мережі 6G

6G використовується як парадигмовий зсув за межами вже амбітних цілей 5G. Хоча 5G приніс високу пропускну здатність і низьку лагданцію, 6G спрямований на поліпшення порядку: пікові показники перевищують 1 Tbps, latency нижче 0,1 мс, і ультранадійну з'єднання для пристроїв трліону. Частота Терагерц є кутовим елементом цього бачення, що дозволяє екстремальний пропускний зв'язок, необхідний для дійсно захоплюючих досвіду і машинно-машинних зв'язків у масштабі.

Ультрависокі тарифи на дані для програм Імперсивні

З терагерцовими посиланнями, завантаження 4K кіно може зайняти менше другого. Більш важливим чином, в режимі реального часу голографічні комунікації, об'ємне відео потокове відео та нетерпляче розширена реальність (XR) стають фантастичними. Ці додатки вимагають масової смуги — єдиний голографічний потік може знадобитися десятки Гбіт/с. Дослідники Nokia Bell Labs показали, що системи терагерц може підтримувати 0.5 Тбіт/с посилання на короткі відстані, відкриваючи двері для бездротової заміни волокон в дата-центрах та високодеформаційних місцях.

Низька латенція та контроль часу реального часу

Латенція в 6G очікується, що практично неприпустимо. Короткий символ тривалості можливо на частотах THz дозволяють надзвичайно швидко обробляти і синхронізації. Це критично важливо для застосування, таких як віддалена роботохірургія, автономна координація автомобіля і промислова автоматизація, де можна кататрофічні затримки мілісекунду. Комбіновані з об'ємними обчислювальними та просунутими променями, посилання THz може забезпечити детермінацію, безперешкодність з'єднання.

Масивний пристрій роз'ємності та Sensing

6G мережі не тільки підключати людей, але і великий масив датчиків і приводів. Терагерц хвилі природно підходять для високорозчинної обробки і візуалізації через свої короткі довжини хвиль. Це дозволяє інтегроване спілкування і сенсування — концепція називається Спільним зв'язком і сенсуванням (JCAS). Одноразовий базовий стан THz може одночасно забезпечити швидкісні дані і захоплення дрібнозернистих екологічних даних, що дозволяє додаткам в автономній навігації, розпізнавання жестів і не руйнівних випробувань. 6G World ініціатива підкреслює, як THzsensing може доповнювати смарт-зв'язки в містах і не руйнівних станцій.

Технічні виклики на шляху до Терагерц 6G

Незважаючи на свою обіцянку, розгортання частоти терагерцу стикаються з нав’язними перешкодами. Дослідники активно звертаються до кожного, але шлях до комерційного розгортання крутий.

Пропагація та атемосферне поглинання

ТТГ-монітори сильно поглинаються парою атмосферних вод, киснем та іншими молекулами. На 0,1 ТГц, загартованість становить близько 0,1 дБ/км; в 1 ТГц він піднімається до 10-20 дБ/км, а на більш високих частотах вона стає заборонним. Дощ, туман, і навіть вологість спричиняють додаткові втрати. Це означає, що зовнішні ТХз посилання, ймовірно, обмежуються діапазонами від десятків до декількох сотень метрів. В приміщенні використання є більш перспективним, але все ще вимагає ретельного розгортання. Для подолання цього 6G, ймовірно, буде спиратися на надзвичайно щільні мережі невеликих клітин, можливо, використовуючи інтелектуальні відбиття поверхонь (IRSIE) та реконфігуровані інтелектуальні оглядові сигнали [MT

Трансперсивер і антени дизайн

Будівля ефективних трансперсиверів для частот terahertz є основним апаратним завданням. Традиційна боротьба з електронікою CMOS для створення достатної потужності на цих частотах. Можливі варіанти включають напівпровідники III-V (наприклад, InP і GaAs), кремнієво-германію (SiGe) BiCMOS, і виявляються технології, такі як графен і плазмонічні пристрої. Антени також повинні бути крихітними і високо спрямованими. Фасадні масиви з тисячами елементів необхідні для формування вузькі пучки, які протидіяти високій ступі. Допуски антени повинні бути нанометр-масштабзаменевих. Компанії, такі [[FLT:]Карнегіконні змішувачі ТТ: 1.

Пристрої та шумоізоляції

На частотах THz, приймач шуму фігури властиво вище через тепловий шум і труднощі досягнення низько-незмінної посилення. Цей ліміт чутливості і динамічний діапазон. Розширені схеми модуляції, такі як ортогональне періодичне перемішування (OFDM) з високоякісним QAM, необхідні для максимальної спектральної ефективності, але вони вимагають надзвичайно точної продуктивності фази від місцевих коливань. Крім того, вузькі промінь вимагають швидкої промінь відстеження для підтримки посилань з мобільними користувачами. алгоритми машинного навчання розроблені для управління в режимі реального часу. ITU-R Робоча партія 5D активно вивчає технічні вимоги до Т30-20

Проведення досліджень та проривів

Дослідження в терагерцкому зв'язку прискорилося глобально. У Сполучених Штатах програма DARPA T-MUSIC прагне розробити масштабовані, ефективні транссевери THz. У Європі флагманський проект HEXA-X-II досліджує THz як ключовий приймач. У Азії Китай і Японія мають великі тестові заготовки для під-Тз смуг (наприклад, 100 ГГц-300 ГГц покоління). Один нездатний прорив прийшла від співпраці між Brown University і університет Токіо, демонструючи 100 Гб зв'язкових з'єднань за допомогою захоплюючих THz

Метаматеріали і мета-наплави також проводять велику обіцянку. Ці штучні конструкції можуть маніпулювати хвилі терагерцу в способами неможливими з натуральними матеріалами. Наприклад, реконфігуровані метапарази можуть виступати як пасивні реле, перенаправлення променів, щоб обійти перешкоди. Дослідники MIT показали програмований метапафрецептор, який працює на 1 THz, здатний рульової та фокусування. Тим часом прогрес у фотоніціі інтеграції — поєднання лазерів, детекторів, і хвилеводів на одному чіпі — це дозволяє компактні, низькотемпературні джерела TcostHz.

Процес стандартизації 6G знаходиться в передовій частині. 3GPP почав вивчати елементи для випуску 19, з повними специфікаціями, очікуваними навколо 2030. ITU IMT-2030 Framework визначає сценарії використання, такі як занурення зв'язку, масове спілкування, а також гіпернадійне маловідкладне спілкування — все, з яких може важіль ТБГ. Однак багато технічних параметрів залишаються невизнаними. Ключові рішення включають точний діапазон частоти (як правило, до 140 ГГц спочатку, то до 300 ГГц), дизайн хвиль і кілька схем доступу.

Висновок та перспективи майбутнього

Частота Терагерц є наступним великим передником для бездротових зв'язків. Під час викликів у пропагації апаратних та сигналах є значним, потенційні нагороди трансформуються. 6G мереж, що обпалюється терагерцом, дозволять додатки, які розмитнуть лінію між фізичною та цифровою реальністю, від голографічної телепередач до реальних цифрових близнюків. Як триває дослідження, ми можемо очікувати, щоб побачити ранні демонстрації та комерційні прототипи протягом наступних п'яти років. Подорож від лабораторії до поля складна, але обіцянка терабіт-пер-за секундою швидкістю і неробочим підключенням робить його подорож, варто піддаватися.

Для мережевих планувальників і інженерів, тепер є час, щоб почати з огляду на те, як технологія терагерц впливає на інфраструктуру. Відхилення від відповідальності, розширені антени системи, інтеграція з оптичним волокном задній панелі буде важливим. Регулятори повинні виділяти спектр гармонійно, балансуючи потреби пасивних і активних послуг. Майбутнє 6G написано в терагерц-групі, і це майбутнє надзвичайних можливостей.