قدمت شركة Rohde & Schwarz (R&S) نموذجًا أوليًا لنظام نقل بيانات لاسلكي من الجيل السادس (6G) يعتمد على وصلات اتصال ضوئية بترددات تيراهيرتز، وذلك خلال أسبوع الميكروويف الأوروبي (EuMW 2024) في باريس، مساهمةً بذلك في تطوير تقنيات الجيل القادم للاتصالات اللاسلكية. ويعتمد نظام تيراهيرتز فائق الاستقرار والقابل للضبط، الذي طُوّر ضمن مشروع 6G-ADLANTIK، على تقنية مشط التردد، بترددات حاملة تتجاوز 500 جيجاهرتز بشكل ملحوظ.
في مسيرة تطوير تقنية الجيل السادس (6G)، من الضروري ابتكار مصادر إرسال تيراهيرتزية توفر إشارة عالية الجودة وتغطي أوسع نطاق ترددي ممكن. ويُعدّ دمج التقنيات البصرية والإلكترونية أحد الخيارات المتاحة لتحقيق هذا الهدف مستقبلاً. في مؤتمر EuMW 2024 في باريس، استعرضت شركة R&S إسهامها في أحدث أبحاث التيراهيرتز من خلال مشروع 6G-ADLANTIK. يركز المشروع على تطوير مكونات نطاق تردد التيراهيرتز بالاعتماد على دمج الفوتونات والإلكترونات. ويمكن استخدام هذه المكونات، التي لا تزال قيد التطوير، في قياسات مبتكرة ونقل بيانات أسرع. ولا يقتصر استخدام هذه المكونات على اتصالات الجيل السادس فحسب، بل يشمل أيضاً الاستشعار والتصوير.
يُموّل مشروع 6G-ADLANTIK من قبل الوزارة الاتحادية الألمانية للتعليم والبحث العلمي (BMBF) ويتم تنسيقه بواسطة R&S. ويشمل الشركاء TOPTICA Photonics AG ومعهد فراونهوفر HHI وMicrowave Photonics GmbH وجامعة برلين التقنية وSpinner GmbH.
نظام تيراهيرتز قابل للضبط فائق الاستقرار بتردد 6G يعتمد على تقنية الفوتون
يُقدّم هذا النموذج الأولي نظامًا فائق الاستقرار وقابلًا للضبط يعمل بترددات تيراهيرتز، مُصمّمًا لنقل البيانات اللاسلكية بتقنية الجيل السادس (6G)، ويعتمد على خلاطات تيراهيرتز ضوئية تُولّد إشارات تيراهيرتز باستخدام تقنية مشط التردد. في هذا النظام، يقوم الصمام الثنائي الضوئي بتحويل إشارات التداخل الضوئي الناتجة عن أشعة الليزر ذات الترددات الضوئية المختلفة قليلًا إلى إشارات كهربائية من خلال عملية مزج الفوتونات. ويقوم هيكل الهوائي المحيط بالخلاط الكهروضوئي بتحويل التيار الضوئي المتذبذب إلى موجات تيراهيرتز. ويمكن تعديل الإشارة الناتجة وفكّ تعديلها لتناسب اتصالات الجيل السادس اللاسلكية، كما يُمكن ضبطها بسهولة عبر نطاق ترددي واسع. ويمكن أيضًا توسيع نطاق النظام ليشمل قياسات المكونات باستخدام إشارات تيراهيرتز المُستقبلة بشكل متماسك. وتشمل مجالات عمل المشروع أيضًا محاكاة وتصميم هياكل الموجهات الموجية للتيراهيرتز، وتطوير مذبذبات مرجعية ضوئية ذات ضوضاء طورية منخفضة للغاية.
يعود انخفاض مستوى التشويش الطوري في النظام إلى مُركِّب التردد البصري المُقفل بترددات مشطية (OFS) في مُحرك ليزر TOPTICA. تُعدّ أجهزة R&S المتطورة جزءًا لا يتجزأ من هذا النظام: يُولِّد مُولِّد إشارات التردد المتوسط واسع النطاق R&S SFI100A إشارة نطاق أساسي للمُعدِّل البصري بمعدل أخذ عينات يبلغ 16 جيجا عينة/ثانية. ويُولِّد مُولِّد إشارات الترددات الراديوية والميكروويف R&S SMA100B إشارة ساعة مرجعية مستقرة لأنظمة TOPTICA OFS. ويقوم راسم الإشارة R&S RTP بأخذ عينات من إشارة النطاق الأساسي خلف مُستقبِل تيراهيرتز ذي الموجة المستمرة (cw) الكهروضوئي بمعدل أخذ عينات يبلغ 40 جيجا عينة/ثانية لمزيد من المعالجة وفك تشفير إشارة تردد الموجة الحاملة 300 جيجاهرتز.
متطلبات نطاق التردد 6G والمستقبلي
ستُتيح تقنية الجيل السادس (6G) تطبيقات جديدة في مجالات الصناعة والتكنولوجيا الطبية والحياة اليومية. وستفرض تطبيقات مثل الاتصالات الافتراضية والواقع الممتد (XR) متطلبات جديدة على زمن الاستجابة وسرعات نقل البيانات لا تستطيع أنظمة الاتصالات الحالية تلبيتها. وبينما حدد المؤتمر العالمي للاتصالات الراديوية 2023 (WRC23) التابع للاتحاد الدولي للاتصالات نطاقات جديدة في طيف FR3 (7.125-24 جيجاهرتز) لمزيد من البحث من أجل إطلاق أولى شبكات الجيل السادس التجارية في عام 2030، إلا أن تحقيق الإمكانات الكاملة لتطبيقات الواقع الافتراضي (VR) والواقع المعزز (AR) والواقع المختلط (MR) يتطلب أيضاً استخدام نطاق هيرتز في منطقة آسيا والمحيط الهادئ حتى 300 جيجاهرتز.
تاريخ النشر: 13 نوفمبر 2024