قدمت شركة رود وشوارتز (R&S) إثباتًا عمليًا لنظام نقل بيانات لاسلكي من الجيل السادس (6G) يعتمد على روابط الاتصالات الفوتونية بتردد تيراهرتز، وذلك خلال أسبوع الموجات الدقيقة الأوروبي (EuMW 2024) في باريس، مما يُسهم في تطوير تقنيات الجيل التالي اللاسلكية. يعتمد نظام تيراهرتز فائق الاستقرار والقابل للضبط، والذي طُوّر في إطار مشروع 6G-ADLANTIK، على تقنية مشط التردد، مع ترددات حاملة تتجاوز 500 جيجاهرتز بكثير.
في الطريق نحو تقنية الجيل السادس (6G)، من المهم إنشاء مصادر إرسال بتردد تيراهرتز توفر إشارة عالية الجودة وتغطي أوسع نطاق ترددي ممكن. ويُعد الجمع بين التكنولوجيا البصرية والتقنية الإلكترونية أحد الخيارات لتحقيق هذا الهدف مستقبلًا. في مؤتمر الاتحاد الأوروبي للاتصالات المتنقلة (EuMW) لعام 2024 في باريس، تستعرض شركة R&S مساهمتها في أبحاث تيراهرتز المتطورة ضمن مشروع 6G-ADLANTIK. يركز المشروع على تطوير مكونات نطاق تردد تيراهرتز بالاعتماد على دمج الفوتونات والإلكترونات. يمكن استخدام هذه المكونات التي لم تُطور بعد لإجراء قياسات مبتكرة ونقل بيانات أسرع. ولا يقتصر استخدامها على اتصالات الجيل السادس فحسب، بل يشمل أيضًا الاستشعار والتصوير.
مشروع 6G-ADLANTIK ممول من الوزارة الاتحادية الألمانية للتعليم والبحث (BMBF)، وتتولى تنسيقه شركة R&S. ويضم الشركاء شركة TOPTICA Photonics AG، ومعهد فراونهوفر HHI، وشركة Microwave Photonics GmbH، والجامعة التقنية في برلين، وشركة Spinner GmbH.
نظام تيراهرتز قابل للضبط فائق الاستقرار 6G يعتمد على تقنية الفوتون
يُظهر إثبات المفهوم نظامًا فائق الاستقرار وقابلًا للضبط بترددات تيراهرتز لنقل البيانات لاسلكيًا بتقنية الجيل السادس (6G)، ويعتمد على خلاطات تيراهرتز فوتونية تُولّد إشارات تيراهرتز بتقنية مشط التردد. في هذا النظام، يُحوّل الثنائي الضوئي إشارات النبض الضوئية المُولّدة من أشعة الليزر ذات الترددات الضوئية المختلفة قليلاً إلى إشارات كهربائية بفعالية من خلال عملية خلط الفوتونات. يُحوّل هيكل الهوائي المحيط بالخلاط الكهروضوئي التيار الضوئي المتذبذب إلى موجات تيراهرتز. يُمكن تعديل الإشارة الناتجة وفك تعديلها لاتصالات الجيل السادس اللاسلكية، ويمكن ضبطها بسهولة عبر نطاق ترددي واسع. كما يُمكن توسيع النظام ليشمل قياسات المكونات باستخدام إشارات تيراهرتز مُستقبلة بشكل متماسك. ومن بين مجالات عمل المشروع أيضًا محاكاة وتصميم هياكل الدليل الموجي لترددات تيراهرتز، وتطوير مُذبذبات مرجعية فوتونية ذات ضوضاء طورية منخفضة للغاية.
يُعزى انخفاض ضوضاء الطور في النظام إلى مُركِّب التردد البصري (OFS) المُقفل بمشط التردد في محرك ليزر TOPTICA. تُعدّ أجهزة R&S المتطورة جزءًا لا يتجزأ من هذا النظام: يُولّد مُولِّد إشارة مُتجه التردد المتوسط (IF) عريض النطاق R&S SFI100A إشارة نطاق أساسي للمُعدِّل البصري بمعدل أخذ عينات يبلغ 16 جيجاهرتز/ثانية. يُولّد مُولِّد إشارة الترددات الراديوية والموجات الدقيقة R&S SMA100B إشارة ساعة مرجعية مستقرة لأنظمة TOPTICA OFS. يقوم مُنظار الذبذبات R&S RTP بأخذ عينات من إشارة النطاق الأساسي خلف مُستقبِل تيراهرتز للموجات المستمرة الضوئية (CW) بمعدل أخذ عينات يبلغ 40 جيجاهرتز/ثانية لمزيد من المعالجة وفك التضمين لإشارة تردد الناقل 300 جيجاهرتز.
6G ومتطلبات نطاق التردد المستقبلي
ستُقدّم تقنية الجيل السادس (6G) تطبيقات جديدة في الصناعة والتكنولوجيا الطبية والحياة اليومية. ستفرض تطبيقات مثل التزامن والواقع المعزز (XR) متطلبات جديدة على زمن الوصول ومعدلات نقل البيانات، وهو ما لا تستطيع أنظمة الاتصالات الحالية تلبيته. في حين أن المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية لعام 2023 (WRC23) التابع للاتحاد الدولي للاتصالات قد حدد نطاقات جديدة في طيف التردد FR3 (7.125-24 جيجاهرتز) لإجراء المزيد من الأبحاث عليها لأولى شبكات الجيل السادس التجارية المقرر إطلاقها في عام 2030، إلا أنه لتحقيق الإمكانات الكاملة لتطبيقات الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) والواقع المختلط (MR)، سيكون نطاق هرتز لمنطقة آسيا والمحيط الهادئ الذي يصل إلى 300 جيجاهرتز ضروريًا أيضًا.
وقت النشر: ١٣ نوفمبر ٢٠٢٤