Valë milimetrash(mmWave) është brezi i spektrit elektromagnetik me një gjatësi vale midis 10mm (30 GHz) dhe 1mm (300 GHz).Është referuar si brezi i frekuencës jashtëzakonisht të lartë (EHF) nga Unioni Ndërkombëtar i Telekomunikacionit (ITU).Valët milimetra janë të vendosura midis valëve mikrovalë dhe infra të kuqe në spektër dhe mund të përdoren për aplikacione të ndryshme të komunikimit pa tel me shpejtësi të lartë, të tilla si lidhjet backhaul pikë-për-pikë.
Tendencat makro përshpejtojnë rritjen e të dhënave
Me rritjen e kërkesës globale për të dhëna dhe lidhje, brezat e frekuencave të përdorura aktualisht për komunikimin me valë janë bërë gjithnjë e më të mbushura, duke nxitur kërkesën për akses në gjerësinë e brezit të frekuencës më të lartë brenda spektrit të valës milimetrike.Shumë tendenca makro kanë përshpejtuar kërkesën për kapacitet dhe shpejtësi më të madhe të të dhënave.
1. Sasia dhe llojet e të dhënave të gjeneruara dhe të përpunuara nga të dhënat e mëdha po rriten në mënyrë eksponenciale çdo ditë.Bota mbështetet në transmetimin me shpejtësi të lartë të sasive të mëdha të të dhënave në pajisje të panumërta çdo sekondë.Në vitin 2020, çdo person gjeneroi 1.7 MB të dhëna në sekondë.(Burimi: IBM).Në fillim të vitit 2020, vëllimi global i të dhënave u vlerësua të ishte 44 ZB (Forumi Ekonomik Botëror).Deri në vitin 2025, krijimi i të dhënave globale pritet të arrijë mbi 175 ZB.Me fjalë të tjera, ruajtja e një sasie kaq të madhe të dhënash kërkon 12.5 miliardë nga disqet më të mëdhenj të sotëm.(Korporata Ndërkombëtare e të Dhënave)
Sipas vlerësimeve të Kombeve të Bashkuara, viti 2007 ishte viti i parë në të cilin popullsia urbane tejkaloi popullsinë rurale.Ky trend është ende në vazhdim, dhe pritet që deri në vitin 2050, më shumë se dy të tretat e popullsisë së botës do të banojnë në zonat urbane.Kjo ka sjellë presion në rritje në infrastrukturën e telekomunikacionit dhe të dhënave në këto zona me popullsi të dendur.
3. Kriza globale multipolare dhe paqëndrueshmëria, nga pandemitë te trazirat politike dhe konfliktet, nënkuptojnë se vendet janë gjithnjë e më të etur për të zhvilluar aftësitë e tyre sovrane për të zbutur rreziqet e paqëndrueshmërisë globale.Qeveritë në mbarë botën shpresojnë të reduktojnë varësinë e tyre nga importet nga rajone të tjera dhe të mbështesin zhvillimin e produkteve vendase, teknologjive dhe infrastrukturës.
4. Me përpjekjet e botës për të reduktuar emetimet e karbonit, teknologjia po hap mundësi të reja për të minimizuar udhëtimin me karbon të lartë.Sot, takimet dhe konferencat zakonisht mbahen online.Edhe procedurat mjekësore mund të kryhen nga distanca pa qenë nevoja që kirurgët të vijnë në sallën e operacionit.Vetëm rrymat e të dhënave ultra të shpejta, të besueshme dhe të pandërprera me vonesë të ulët mund ta arrijnë këtë operacion të saktë.
Këta faktorë makro i shtyjnë njerëzit të mbledhin, transmetojnë dhe përpunojnë gjithnjë e më shumë të dhëna globalisht, dhe gjithashtu kërkojnë transmetim me shpejtësi më të larta dhe me vonesë minimale.
Çfarë roli mund të luajnë valët milimetrike?
Spektri i valës milimetër ofron një spektër të gjerë të vazhdueshëm, duke lejuar transmetim më të lartë të të dhënave.Aktualisht, frekuencat e mikrovalëve të përdorura për shumicën e komunikimeve me valë po bëhen të mbushura dhe të shpërndara, veçanërisht me disa gjerësi bande të dedikuara për departamente specifike si mbrojtja, hapësira ajrore dhe komunikimi emergjent.
Kur e lëvizni spektrin lart, pjesa e disponueshme e spektrit të pandërprerë do të jetë shumë më e madhe dhe pjesa e mbajtur do të jetë më e vogël.Rritja e diapazonit të frekuencës rrit në mënyrë efektive madhësinë e "tubacionit" që mund të përdoret për të transmetuar të dhëna, duke arritur kështu rrjedha më të mëdha të të dhënave.Për shkak të gjerësisë së brezit të kanalit shumë më të madh të valëve milimetrike, skemat më pak komplekse të modulimit mund të përdoren për të transmetuar të dhëna, të cilat mund të çojnë në sisteme me vonesë shumë më të ulët.
Cilat janë sfidat?
Ka sfida të ndërlidhura në përmirësimin e spektrit.Komponentët dhe gjysmëpërçuesit që kërkohen për të transmetuar dhe marrë sinjale në valë milimetrash janë më të vështirë për t'u prodhuar - dhe ka më pak procese të disponueshme.Prodhimi i komponentëve të valëve milimetrike është gjithashtu më i vështirë sepse ato janë shumë më të vogla, duke kërkuar toleranca më të larta të montimit dhe dizajn të kujdesshëm të ndërlidhjeve dhe zgavrave për të zvogëluar humbjet dhe për të shmangur lëkundjet.
Përhapja është një nga sfidat kryesore me të cilat përballen sinjalet e valëve milimetrike.Në frekuenca më të larta, sinjalet kanë më shumë gjasa të bllokohen ose zvogëlohen nga objektet fizike si muret, pemët dhe ndërtesat.Në zonën e ndërtesës, kjo do të thotë që marrësi i valës milimetrike duhet të vendoset jashtë ndërtesës për të përhapur sinjalin brenda.Për komunikimin prapa dhe satelit në tokë, kërkohet përforcim më i madh i fuqisë për të transmetuar sinjale në distanca të gjata.Në terren, distanca midis lidhjeve pikë-pikë nuk mund të kalojë 1 deri në 5 kilometra, në vend të distancës më të madhe që mund të arrijnë rrjetet me frekuencë të ulët.
Kjo do të thotë, për shembull, në zonat rurale, nevojiten më shumë stacione bazë dhe antena për të transmetuar sinjalet e valëve milimetrike në distanca të gjata.Instalimi i kësaj infrastrukture shtesë kërkon më shumë kohë dhe kosto.Vitet e fundit, vendosja e konstelacionit satelitor është përpjekur të zgjidhë këtë problem, dhe këto konstelacione satelitore marrin edhe një herë valën milimetra si thelbin e arkitekturës së tyre.
Ku është vendosja më e mirë për valët milimetrike?
Distanca e shkurtër e përhapjes së valëve milimetrike i bën ato shumë të përshtatshme për t'u vendosur në zona urbane me popullsi të dendur me trafik të lartë të dhënash.Alternativa për rrjetet pa tel janë rrjetet me fibra optike.Në zonat urbane, gërmimi i rrugëve për të instaluar fibra të reja optike është jashtëzakonisht i shtrenjtë, shkatërrues dhe kërkon kohë.Përkundrazi, lidhjet me valë milimetrash mund të vendosen në mënyrë efikase me kosto minimale të ndërprerjes brenda pak ditësh.
Shpejtësia e të dhënave e arritur nga sinjalet e valëve milimetrike është e krahasueshme me atë të fibrave optike, ndërsa siguron vonesë më të ulët.Kur keni nevojë për rrjedhje shumë të shpejtë informacioni dhe vonesë minimale, lidhjet me valë janë zgjedhja e parë – kjo është arsyeja pse ato përdoren në bursat ku vonesa në milisekonda mund të jetë kritike.
Në zonat rurale, kostoja e instalimit të kabllove me fibra optike është shpesh e padurueshme për shkak të distancës së përfshirë.Siç u përmend më lart, rrjetet e kullave me valë milimetrash kërkojnë gjithashtu investime të konsiderueshme në infrastrukturë.Zgjidhja e paraqitur këtu është përdorimi i satelitëve të orbitës së ulët të Tokës (LEO) ose pseudo satelitëve në lartësi të madhe (HAPS) për të lidhur të dhënat me zona të largëta.Rrjetet LEO dhe HAPS nënkuptojnë se nuk ka nevojë të instaloni fibra optike ose të ndërtoni rrjete pa tel pikë-pikë në distancë të shkurtër, ndërkohë që ofrojnë ende shpejtësi të shkëlqyera të të dhënave.Komunikimi satelitor ka përdorur tashmë sinjale të valëve milimetrike, zakonisht në skajin e ulët të spektrit - brezi i frekuencës Ka (27-31 GHz).Ka hapësirë për t'u zgjeruar në frekuenca më të larta, siç janë brezat e frekuencës Q/V dhe E, veçanërisht stacioni i kthimit të të dhënave në tokë.
Tregu i kthimit të telekomunikacionit është në një pozicion udhëheqës në kalimin nga frekuencat e valëve mikrovalore në milimetra.Kjo është nxitur nga rritja e pajisjeve të konsumit (pajisje dore, laptopë dhe Interneti i Gjërave (IoT)) gjatë dekadës së fundit, gjë që ka përshpejtuar kërkesën për më shumë dhe më të shpejta të dhëna.
Tani, operatorët satelitorë shpresojnë të ndjekin shembullin e kompanive të telekomunikacionit dhe të zgjerojnë përdorimin e valëve milimetrike në sistemet LEO dhe HAPS.Më parë, satelitët tradicionalë të orbitës ekuatoriale gjeostacionare (GEO) dhe të orbitës së mesme të Tokës (MEO) ishin shumë larg nga Toka për të vendosur lidhje komunikimi me konsumatorin në frekuencat e valëve milimetrike.Megjithatë, zgjerimi i satelitëve LEO tani bën të mundur krijimin e lidhjeve të valëve milimetrike dhe krijimin e rrjeteve me kapacitet të lartë të nevojshëm globalisht.
Industritë e tjera gjithashtu kanë potencial të madh për të shfrytëzuar teknologjinë e valëve milimetrike.Në industrinë e automobilave, automjetet autonome kërkojnë lidhje të vazhdueshme me shpejtësi të lartë dhe rrjete të dhënash me vonesë të ulët për të funksionuar të sigurt.Në fushën mjekësore, do të nevojiten transmetime jashtëzakonisht të shpejta dhe të besueshme të të dhënave për t'u mundësuar kirurgëve të vendosur në distancë për të kryer procedura të sakta mjekësore.
Dhjetë vjet inovacion të valëve milimetrike
Filtronic është një ekspert kryesor i teknologjisë së komunikimit me valë milimetrash në MB.Ne jemi një nga kompanitë e pakta në Mbretërinë e Bashkuar që mund të projektojmë dhe prodhojmë komponentë të avancuar të komunikimit me valë milimetrash në një shkallë të gjerë.Ne kemi inxhinierë të brendshëm RF (përfshirë ekspertë të valëve milimetrike) të nevojshëm për të konceptuar, dizajnuar dhe zhvilluar teknologji të reja të valëve milimetra.
Në dekadën e fundit, ne kemi bashkëpunuar me kompanitë kryesore të telekomunikacionit celular për të zhvilluar një seri marrësësh të valëve me mikrovalë dhe milimetër, amplifikatorë të fuqisë dhe nënsisteme për rrjetet backhaul.Produkti ynë i fundit funksionon në brezin E, i cili ofron një zgjidhje të mundshme për lidhjet ushqyese me kapacitet ultra të lartë në komunikimin satelitor.Gjatë dekadës së fundit, ai gradualisht është rregulluar dhe përmirësuar, duke ulur peshën dhe koston, duke përmirësuar performancën dhe duke përmirësuar proceset e prodhimit për të rritur prodhimin.Kompanitë satelitore tani mund të shmangin vitet e testimit dhe zhvillimit të brendshëm duke adoptuar këtë teknologji të provuar të vendosjes në hapësirë.
Ne jemi të përkushtuar në ballë të inovacionit, duke krijuar teknologji nga brenda dhe duke zhvilluar bashkërisht procese të brendshme të prodhimit masiv.Ne gjithmonë udhëheqim tregun në inovacion për të siguruar që teknologjia jonë të jetë gati për t'u përdorur pasi agjencitë rregullatore hapin breza të rinj të frekuencave.
Tashmë jemi duke zhvilluar teknologji të brezit W dhe D për të përballuar mbingarkesën dhe trafikun më të madh të të dhënave në brezin E në vitet e ardhshme.Ne punojmë me klientët e industrisë për t'i ndihmuar ata të krijojnë avantazhe konkurruese përmes të ardhurave margjinale kur hapen brezat e rinj të frekuencave.
Cili është hapi tjetër për valët milimetrike?
Shkalla e përdorimit të të dhënave do të zhvillohet vetëm në një drejtim, dhe teknologjia që mbështetet në të dhëna gjithashtu po përmirësohet vazhdimisht.Realiteti i shtuar ka ardhur dhe pajisjet IoT po bëhen të kudondodhura.Përveç aplikimeve shtëpiake, çdo gjë nga proceset kryesore industriale te fushat e naftës dhe gazit dhe termocentralet bërthamore po zhvendoset drejt teknologjisë IoT për monitorim në distancë – duke reduktuar nevojën për ndërhyrje manuale gjatë funksionimit të këtyre objekteve komplekse.Suksesi i këtyre dhe përparimeve të tjera teknologjike do të varet nga besueshmëria, shpejtësia dhe cilësia e rrjeteve të të dhënave që i mbështesin ato – dhe valët milimetrike ofrojnë kapacitetin e kërkuar.
Valët milimetrash nuk e kanë ulur rëndësinë e frekuencave nën 6 GHz në fushën e komunikimit me valë.Përkundrazi, është një shtesë e rëndësishme për spektrin, duke mundësuar që aplikacione të ndryshme të shpërndahen me sukses, veçanërisht ato që kërkojnë paketa të mëdha të dhënash, vonesë të ulët dhe densitet më të lartë lidhjeje.
Rasti i përdorimit të valëve milimetrike për të arritur pritshmëritë dhe mundësitë e teknologjive të reja të lidhura me të dhënat është bindës.Por ka edhe sfida.
Rregullorja është një sfidë.Është e pamundur të futesh në brezin më të lartë të frekuencës së valëve milimetrike derisa autoritetet rregullatore të lëshojnë licenca për aplikacione specifike.Megjithatë, rritja e parashikuar eksponenciale e kërkesës do të thotë që rregullatorët janë nën presion në rritje për të lëshuar më shumë spektër për të shmangur bllokimet dhe ndërhyrjet.Ndarja e spektrit midis aplikacioneve pasive dhe aplikacioneve aktive si satelitët meteorologjikë kërkon gjithashtu diskutime të rëndësishme mbi aplikacionet komerciale, të cilat do të lejojnë breza më të gjerë frekuencash dhe spektër më të vazhdueshëm pa lëvizur në frekuencën Hz të Azisë Paqësorit.
Kur përfitoni nga mundësitë e ofruara nga gjerësia e brezit të ri, është e rëndësishme të keni teknologji të përshtatshme për të promovuar komunikimin me frekuencë më të lartë.Kjo është arsyeja pse Filtronic po zhvillon teknologji të brezit W dhe D për të ardhmen.Kjo është gjithashtu arsyeja pse ne bashkëpunojmë me universitetet, qeveritë dhe industritë për të promovuar zhvillimin e aftësive dhe njohurive në fushat e kërkuara për të përmbushur nevojat e ardhshme të teknologjisë wireless.Nëse MB do të marrë drejtimin në zhvillimin e rrjeteve globale të komunikimit të të dhënave në të ardhmen, ajo duhet të kanalizojë investimet e qeverisë në fushat e duhura të teknologjisë RF.
Si një partner në akademi, qeveri dhe industri, Filtronic luan një rol udhëheqës në zhvillimin e teknologjive të avancuara të komunikimit që duhet të ofrojnë funksionalitete dhe mundësi të reja në një botë ku të dhënat nevojiten gjithnjë e më shumë.
Koha e postimit: Prill-27-2023
