Бъдещето на клетъчния пренос на данни може да се крие в "извиването" на светлинни лъчи във въздуха, за да се осигурят безжични мрежи от 6G стандарт със светкавични скорости, като се заобиколи необходимостта от пряка видимост между предавателя и приемника.

В ново проучване, публикувано в списание Nature's Communications Engineering, изследователите обясняват как са разработили предавател, който може динамично да регулира вълните, необходими за поддържане на бъдещите 6G сигнали.

Най-напредналият стандарт за клетъчни комуникации към момента е 5G. Очаква се 6G да бъде хиляди пъти по-бърз и да започне да се разпространява през 2030 г. според търговската организация GSMA. За разлика от 5G, който работи предимно в честотни ленти под 6 гигахерца (GHz) в електромагнитния спектър, 6G се очаква да работи в субтерахерцови (THz) честотни ленти между 100 GHz и 300 GHz, както и в THz ленти - точно под инфрачервените. Колкото по-близко е това излъчване до видимата светлина, толкова по-склонни са сигналите да бъдат блокирани от физически обекти. Основното предизвикателство при високочестотните 5G и бъдещите 6G е, че сигналите се нуждаят от пряка видимост между предавателя и приемника.

Но при експериментите учените показаха, че високочестотните сигнали могат на практика да се "извиват" около препятствия като сгради.

"Това е първата в света извита връзка за пренос на данни, която е важен етап в реализирането на визията за 6G - висока скорост на предаване на данни и висока надеждност", казва в изявление Едуард Найтли, съавтор на изследването и професор по електротехника и компютърно инженерство в Университета Райс.

Фотоните или светлинните частици, които съставляват THz излъчването в тази област на електромагнитния спектър, обикновено се движат по прави линии, освен ако пространството и времето не са изкривени от огромни гравитационни сили - такива, каквито упражняват черните дупки. Но изследователите откриват, че самоускоряващите се светлинни лъчи - за първи път демонстрирани в изследване от 2007 г. - образуват специални конфигурации от електромагнитни вълни, които могат да се огъват или да се изкривяват на една страна, докато се движат в пространството.

Чрез проектиране на предаватели с модели, които манипулират силата, интензивността и времето на пренасяне на сигналите, изследователите създават вълни, които работят заедно, за да създадат сигнал, който остава непокътнат, дори ако пътят му до приемника е частично блокиран. Те открили, че може да се формира светлинен лъч, който се приспособява към всички обекти по пътя си, като разбърква данните към неблокиран модел. Така че, докато фотоните все още се движат по права линия, THz сигналът реално се огъва около обект.

Въпреки че огъването на светлината без силата на черна дупка не е ново изследване, важното в това проучване е, че то може да превърне мрежите 6G в практическа реалност.

Понастоящем 5G милиметровите вълни (mmWave) предлагат най-бързата мрежова честотна лента, като заемат по-високите 5G радиочестоти между 24 GHz и 100 GHz от електромагнитния спектър, за да осигурят теоретични максимални скорости на изтегляне от 10 до 50 гигабита (милиарди битове) в секунда. THz лъчите се намират над mmWave в честотата между 100 GHz и 10 000 GHz (10 THz), която е необходима за осигуряване на скорости на пренос на данни от един терабайт в секунда - почти 5000 пъти по-бързи от средните 5G скорости в САЩ.

"Искаме повече данни в секунда", казва в изявление Даниел Митълман, професор в инженерното училище на Браун. "Ако искате да направите това, имате нужда от по-голяма честотна лента, а такава просто не съществува при използването на конвенционалните честотни ленти."

Но поради високите честоти, на които работят, както 5G mmWave, така и бъдещите 6G сигнали се нуждаят от пряка видимост между предавателя и приемника. Но чрез практическото предаване на сигнала по извита траектория бъдещите 6G мрежи няма да се нуждаят от сгради, покрити с приемници и предаватели.

Въпреки това, за да работи огъването на сигнала, приемникът трябва да е в обхвата на близкото поле на предавателя. Когато се използват високочестотни THz лъчи, това означава около 33 фута (10 метра) разстояние един от друг, което не е добре за 6G в целия град, но би могло да бъде практично за следващото поколение Wi-Fi мрежи.

"Един от ключовите въпроси, които всички ни задават, е колко може да се изкриви и на какво разстояние", казва Митълман. "Направили сме груби оценки на тези неща, но все още не сме ги определили количествено, така че се надяваме да ги картографираме."

Въпреки че извиването на THz сигналите е много обещаващо за бъдещите 6G мрежи, използването на THz спектъра е все още в начален стадий, така че пред идеята стои доста дълъг път.

Снимка: Unsplash

Виж още: Intel Core i9-14900KS става първият процесор, който минава бариерата от 6 GHz