Միլիմետրային ալիքային հաղորդակցություն

Միլիմետր ալիք(mmWave) էլեկտրամագնիսական սպեկտրի գոտին է 10 մմ (30 ԳՀց) և 1 մմ (300 ԳՀց) ալիքի երկարությամբ:Հեռահաղորդակցության միջազգային միության (ITU) կողմից այն կոչվում է չափազանց բարձր հաճախականության (EHF) գոտի:Միլիմետրային ալիքները գտնվում են միկրոալիքային և ինֆրակարմիր ալիքների միջև սպեկտրում և կարող են օգտագործվել բարձր արագությամբ անլար կապի տարբեր ծրագրերի համար, ինչպիսիք են կետից կետ backhaul հղումները:
Մակրո միտումները արագացնում են տվյալների աճը
Տվյալների և կապի գլոբալ պահանջարկի աճով, անլար կապի համար ներկայումս օգտագործվող հաճախականությունների տիրույթներն ավելի ու ավելի մարդաշատ են դառնում՝ առաջացնելով միլիմետրային ալիքի սպեկտրում ավելի բարձր հաճախականության թողունակություն մուտք գործելու պահանջարկը:Շատ մակրո միտումներ արագացրել են տվյալների ավելի մեծ հզորության և արագության պահանջարկը:
1. Մեծ տվյալների կողմից գեներացված և մշակված տվյալների քանակն ու տեսակներն ամեն օր երկրաչափական աճ են գրանցում:Աշխարհը հենվում է ամեն վայրկյան անթիվ սարքերի վրա մեծ քանակությամբ տվյալների գերարագ փոխանցման վրա:2020 թվականին յուրաքանչյուր մարդ վայրկյանում 1,7 ՄԲ տվյալ է ստեղծել։(Աղբյուր՝ IBM):2020 թվականի սկզբին տվյալների համաշխարհային ծավալը գնահատվում էր 44 ԶԲ (Համաշխարհային տնտեսական ֆորում):Ակնկալվում է, որ մինչև 2025 թվականը համաշխարհային տվյալների ստեղծումը կհասնի ավելի քան 175 ZB:Այլ կերպ ասած, նման մեծ քանակությամբ տվյալների պահպանման համար պահանջվում է 12,5 միլիարդ այսօրվա ամենամեծ կոշտ սկավառակներ:(Տվյալների միջազգային կորպորացիա)
Ըստ ՄԱԿ-ի գնահատականների, 2007 թվականն առաջին տարին էր, երբ քաղաքային բնակչությունը գերազանցեց գյուղական բնակչությանը:Այս միտումը դեռ շարունակվում է, և ակնկալվում է, որ մինչև 2050 թվականը երկրագնդի բնակչության ավելի քան երկու երրորդը կբնակվի քաղաքային բնակավայրերում:Սա ավելացել է ճնշումը հեռահաղորդակցության և տվյալների ենթակառուցվածքի վրա այս խիտ բնակեցված տարածքներում:
3. Բազմաբևեռ գլոբալ ճգնաժամը և անկայունությունը՝ համաճարակներից մինչև քաղաքական ցնցումներ և հակամարտություններ, նշանակում են, որ երկրներն ավելի ու ավելի են ցանկանում զարգացնել իրենց ինքնիշխան կարողությունները՝ մեղմելու գլոբալ անկայունության ռիսկերը:Աշխարհի կառավարությունները հույս ունեն նվազեցնել իրենց կախվածությունը այլ տարածաշրջաններից ներկրումներից և աջակցել հայրենական արտադրանքի, տեխնոլոգիաների և ենթակառուցվածքների զարգացմանը:
4. Ածխածնի արտանետումների կրճատմանն ուղղված աշխարհի ջանքերով տեխնոլոգիան նոր հնարավորություններ է բացում ածխածնի բարձր հոսքը նվազագույնի հասցնելու համար:Այսօր հանդիպումներն ու կոնֆերանսները սովորաբար անցկացվում են առցանց։Նույնիսկ բժշկական պրոցեդուրաները կարող են իրականացվել հեռակա կարգով՝ առանց վիրաբույժների վիրահատարան գալու անհրաժեշտության:Միայն ծայրահեղ արագ, հուսալի և անխափան ցածր ուշացման տվյալների հոսքերը կարող են հասնել այս ճշգրիտ գործողությանը:
Այս մակրո գործոնները մարդկանց ստիպում են հավաքել, փոխանցել և մշակել ավելի ու ավելի շատ տվյալներ ամբողջ աշխարհում, ինչպես նաև պահանջում են փոխանցում ավելի բարձր արագությամբ և նվազագույն ուշացումով:

Ի՞նչ դեր կարող են խաղալ միլիմետրային ալիքները:
Միլիմետրային ալիքի սպեկտրը ապահովում է լայն շարունակական սպեկտր՝ թույլ տալով ավելի բարձր տվյալների փոխանցում:Ներկայումս անլար հաղորդակցությունների մեծ մասի համար օգտագործվող միկրոալիքային հաճախականությունները դառնում են մարդաշատ և ցրված, հատկապես մի քանի թողունակությամբ, որոնք նվիրված են հատուկ բաժիններին, ինչպիսիք են պաշտպանությունը, օդատիեզերքը և արտակարգ իրավիճակների հաղորդակցությունը:
Երբ սպեկտրը տեղափոխեք վերև, հասանելի անխափան սպեկտրի բաժինը շատ ավելի մեծ կլինի, իսկ պահպանված մասը՝ ավելի քիչ:Հաճախականությունների միջակայքի մեծացումը արդյունավետորեն մեծացնում է «խողովակաշարի» չափը, որը կարող է օգտագործվել տվյալների փոխանցման համար՝ դրանով իսկ հասնելով տվյալների ավելի մեծ հոսքերի:Միլիմետրային ալիքների ալիքների շատ ավելի մեծ թողունակության պատճառով տվյալների փոխանցման համար կարող են օգտագործվել ավելի քիչ բարդ մոդուլյացիայի սխեմաներ, ինչը կարող է հանգեցնել շատ ավելի ցածր հետաձգման համակարգերի:
Որո՞նք են մարտահրավերները:
Սպեկտրի բարելավման հետ կապված մարտահրավերներ կան:Բաղադրիչները և կիսահաղորդիչները, որոնք անհրաժեշտ են միլիմետրային ալիքների վրա ազդանշաններ փոխանցելու և ստանալու համար, ավելի դժվար է արտադրել, և կան ավելի քիչ հասանելի գործընթացներ:Միլիմետրային ալիքային բաղադրիչների արտադրությունը նույնպես ավելի դժվար է, քանի որ դրանք շատ ավելի փոքր են, պահանջում են հավաքման ավելի բարձր հանդուրժողականություն և փոխկապակցման և խոռոչների զգույշ ձևավորում՝ կորուստները նվազեցնելու և տատանումներից խուսափելու համար:
Տարածումը միլիմետր ալիքային ազդանշանների հիմնական մարտահրավերներից մեկն է:Ավելի բարձր հաճախականությունների դեպքում ազդանշաններն ավելի հավանական է, որ արգելափակվեն կամ նվազեն ֆիզիկական օբյեկտների կողմից, ինչպիսիք են պատերը, ծառերը և շենքերը:Շենքի տարածքում դա նշանակում է, որ միլիմետրային ալիքի ընդունիչը պետք է տեղակայված լինի շենքից դուրս՝ ազդանշանը ներս տարածելու համար:Backhaul-ի և արբանյակից ցամաքային հաղորդակցության համար պահանջվում է ավելի մեծ հզորության ուժեղացում երկար հեռավորությունների վրա ազդանշաններ փոխանցելու համար:Գետնի վրա կետ առ կետ կապերի միջև հեռավորությունը չի կարող գերազանցել 1-ից 5 կիլոմետրը, այլ ոչ թե ավելի մեծ հեռավորությունը, որին կարող են հասնել ցածր հաճախականության ցանցերը:
Սա նշանակում է, օրինակ, գյուղական վայրերում ավելի շատ բազային կայաններ և ալեհավաքներ են անհրաժեշտ երկար հեռավորությունների վրա միլիմետրային ալիքային ազդանշաններ փոխանցելու համար:Այս լրացուցիչ ենթակառուցվածքի տեղադրումը պահանջում է ավելի շատ ժամանակ և ծախսեր:Վերջին տարիներին արբանյակային համաստեղությունների տեղակայումը փորձել է լուծել այս խնդիրը, և այս արբանյակային համաստեղությունները կրկին միլիմետրային ալիք են վերցնում որպես իրենց ճարտարապետության առանցք:
Որտե՞ղ է լավագույնս տեղակայումը միլիմետրային ալիքների համար:
Միլիմետրային ալիքների տարածման կարճ հեռավորությունը դրանք շատ հարմար է դարձնում խիտ բնակեցված քաղաքային տարածքներում տվյալների մեծ տրաֆիկով տեղակայման համար:Անլար ցանցերի այլընտրանքը օպտիկամանրաթելային ցանցերն են:Քաղաքային բնակավայրերում նոր օպտիկական մանրաթելեր տեղադրելու համար ճանապարհներ փորելը չափազանց թանկ է, կործանարար և ժամանակատար:Ընդհակառակը, միլիմետրային ալիքային միացումները կարող են արդյունավետ կերպով հաստատվել մի քանի օրվա ընթացքում ընդհատման նվազագույն ծախսերով:
Տվյալների արագությունը, որը ձեռք է բերվում միլիմետր ալիքային ազդանշաններով, համեմատելի է օպտիկական մանրաթելերի հետ՝ միաժամանակ ապահովելով ավելի ցածր ուշացում:Երբ ձեզ անհրաժեշտ է շատ արագ տեղեկատվության հոսք և նվազագույն ուշացում, անլար կապերը առաջին ընտրությունն են, այդ իսկ պատճառով դրանք օգտագործվում են ֆոնդային բորսաներում, որտեղ միլիվայրկյանների հետաձգումը կարող է կարևոր լինել:
Գյուղական բնակավայրերում օպտիկամանրաթելային մալուխների տեղադրման ծախսերը հաճախ չափազանց մեծ են՝ կապված հեռավորության հետ:Ինչպես նշվեց վերևում, միլիմետր ալիքային աշտարակային ցանցերը նույնպես պահանջում են զգալի ենթակառուցվածքային ներդրումներ:Այստեղ ներկայացված լուծումը Երկրի ցածր ուղեծրի (LEO) արբանյակների կամ բարձր բարձրության կեղծ արբանյակների (HAPS) օգտագործումն է՝ տվյալները հեռավոր տարածքներին միացնելու համար:LEO և HAPS ցանցերը նշանակում են, որ կարիք չկա տեղադրել օպտիկամանրաթելային սարքեր կամ կառուցել կարճ հեռավորության վրա կետ առ կետ անլար ցանցեր՝ միաժամանակ ապահովելով տվյալների գերազանց արագություն:Արբանյակային հաղորդակցությունն արդեն օգտագործել է միլիմետր ալիքային ազդանշաններ, սովորաբար սպեկտրի ցածր վերջում՝ Ka հաճախականության գոտում (27-31 ԳՀց):Տարածություն կա ընդլայնելու ավելի բարձր հաճախականություններ, ինչպիսիք են Q/V և E հաճախականությունների տիրույթները, հատկապես գետնին տվյալների վերադարձի կայանը:
Հեռահաղորդակցության վերադարձի շուկան առաջատար դիրքերում է միկրոալիքային վառարանից միլիմետրային ալիքային հաճախականությունների անցման հարցում:Սա պայմանավորված է սպառողական սարքերի (ձեռքի սարքեր, դյուրակիր համակարգիչներ և իրերի ինտերնետ (IoT)) աճով վերջին տասնամյակում, ինչը արագացրել է ավելի շատ և արագ տվյալների պահանջարկը:
Այժմ արբանյակային օպերատորները հույս ունեն հետևել հեռահաղորդակցության ընկերությունների օրինակին և ընդլայնել միլիմետրային ալիքների օգտագործումը LEO և HAPS համակարգերում։Նախկինում ավանդական գեոստացիոնար հասարակածային ուղեծրի (GEO) և միջին Երկրի ուղեծրի (MEO) արբանյակները չափազանց հեռու էին Երկրից՝ միլիմետրային ալիքների հաճախականությամբ սպառողների հաղորդակցման կապեր ստեղծելու համար:Այնուամենայնիվ, LEO արբանյակների ընդլայնումն այժմ հնարավորություն է տալիս ստեղծել միլիմետր ալիքային կապեր և ստեղծել գլոբալ համար անհրաժեշտ բարձր հզորությամբ ցանցեր:
Արդյունաբերության մյուս ճյուղերը նույնպես մեծ ներուժ ունեն միլիմետրային ալիքների տեխնոլոգիան օգտագործելու համար:Ավտոմոբիլային արդյունաբերությունում ինքնավար մեքենաները պահանջում են շարունակական բարձր արագությամբ միացումներ և ցածր ուշացման տվյալների ցանցեր՝ անվտանգ աշխատելու համար:Բժշկական ոլորտում չափազանց արագ և հուսալի տվյալների հոսքեր կպահանջվեն, որպեսզի հեռակա տեղակայված վիրաբույժները կարողանան կատարել ճշգրիտ բժշկական պրոցեդուրաներ:
Տասը տարվա միլիմետր ալիքի նորարարություն
Filtronic-ը Միացյալ Թագավորությունում առաջատար միլիմետրային ալիքային կապի տեխնոլոգիաների փորձագետ է:Մենք Միացյալ Թագավորության այն սակավաթիվ ընկերություններից ենք, որոնք կարող են նախագծել և արտադրել առաջադեմ միլիմետրային ալիքային հաղորդակցման բաղադրիչներ մեծ մասշտաբով:Մենք ունենք ներքին ՌԴ ինժեներներ (ներառյալ միլիմետրային ալիքների փորձագետներ), որոնք անհրաժեշտ են միլիմետրային ալիքների նոր տեխնոլոգիաներ հայեցակարգելու, նախագծելու և մշակելու համար:
Անցած տասնամյակում մենք համագործակցել ենք բջջային հեռահաղորդակցության առաջատար ընկերությունների հետ՝ մշակելու միկրոալիքային և միլիմետրային ալիքային հաղորդիչների, ուժային ուժեղացուցիչների և backhaul ցանցերի ենթահամակարգերի մի շարք:Մեր վերջին արտադրանքը գործում է E-band-ում, որը պոտենցիալ լուծում է տալիս արբանյակային հաղորդակցության մեջ գերբարձր հզորությամբ սնուցող կապերի համար:Վերջին տասնամյակի ընթացքում այն ​​աստիճանաբար ճշգրտվել և բարելավվել է՝ նվազեցնելով քաշը և արժեքը, բարելավելով կատարողականությունը և բարելավելով արտադրական գործընթացները՝ արտադրությունը մեծացնելու համար:Արբանյակային ընկերությունները այժմ կարող են խուսափել տարիների ներքին փորձարկումներից և զարգացումից՝ կիրառելով տիեզերական տեղակայման այս ապացուցված տեխնոլոգիան:
Մենք հավատարիմ ենք նորարարության առաջնահերթությանը, ներքին տեխնոլոգիաներ ստեղծելով և համատեղ զարգացնելով ներքին զանգվածային արտադրական գործընթացները:Մենք միշտ առաջնորդում ենք շուկան նորարարության մեջ, որպեսզի համոզվենք, որ մեր տեխնոլոգիան պատրաստ է տեղակայման, քանի որ կարգավորող գործակալությունները բացում են նոր հաճախականությունների գոտիներ:
Մենք արդեն մշակում ենք W-band և D-band տեխնոլոգիաներ՝ առաջիկա տարիներին E-band-ում գերբեռնվածության և տվյալների ավելի մեծ հոսքի դեմ պայքարելու համար:Մենք աշխատում ենք ոլորտի հաճախորդների հետ՝ օգնելու նրանց մրցակցային առավելություններ ստեղծել սահմանային եկամուտների միջոցով, երբ բացվում են նոր հաճախականությունների տիրույթները:
Ո՞րն է հաջորդ քայլը միլիմետրային ալիքների համար:
Տվյալների օգտագործման արագությունը կզարգանա միայն մեկ ուղղությամբ, և տվյալների վրա հիմնված տեխնոլոգիան նույնպես անընդհատ բարելավվում է:Ընդլայնված իրականությունը եկել է, և IoT սարքերը դառնում են ամենուր:Բացի կենցաղային կիրառություններից, ամեն ինչ՝ խոշոր արդյունաբերական գործընթացներից մինչև նավթի և գազի հանքավայրեր և ատոմակայաններ, տեղափոխվում են դեպի IoT տեխնոլոգիա՝ հեռակառավարման համար՝ նվազեցնելով ձեռքով միջամտության անհրաժեշտությունը այս բարդ օբյեկտները շահագործելիս:Այս և այլ տեխնոլոգիական առաջընթացների հաջողությունը կախված կլինի տվյալների ցանցերի հուսալիությունից, արագությունից և որակից, որոնք ապահովում են դրանք, և միլիմետրային ալիքներն ապահովում են անհրաժեշտ հզորությունը:
Միլիմետրային ալիքները չեն նվազեցրել 6 ԳՀց-ից ցածր հաճախականությունների կարևորությունը անլար կապի ոլորտում:Ընդհակառակը, դա սպեկտրի կարևոր հավելում է, որը հնարավորություն է տալիս հաջողությամբ մատուցել տարբեր հավելվածներ, հատկապես նրանք, որոնք պահանջում են տվյալների մեծ փաթեթներ, ցածր ուշացում և կապի ավելի բարձր խտություն:

Տվյալների հետ կապված նոր տեխնոլոգիաների ակնկալիքներին և հնարավորություններին հասնելու համար միլիմետրային ալիքների օգտագործման դեպքը համոզիչ է:Բայց կան նաև մարտահրավերներ.
Կարգավորումը մարտահրավեր է:Անհնար է մտնել ավելի բարձր միլիմետր ալիքի հաճախականության տիրույթ, քանի դեռ կարգավորող մարմինները լիցենզիաներ չեն տրամադրել հատուկ հայտերի համար:Այնուամենայնիվ, պահանջարկի կանխատեսվող էքսպոնենցիալ աճը նշանակում է, որ կարգավորիչներն աճող ճնշման տակ են՝ ավելի շատ սպեկտր թողարկելու համար՝ գերբեռնվածությունից և միջամտությունից խուսափելու համար:Սպեկտրի համօգտագործումը պասիվ հավելվածների և ակտիվ հավելվածների միջև, ինչպիսիք են օդերևութաբանական արբանյակները, նույնպես պահանջում է կարևոր քննարկումներ առևտրային կիրառությունների վերաբերյալ, ինչը թույլ կտա ավելի լայն հաճախականությունների տիրույթներ և ավելի շարունակական սպեկտր՝ առանց Ասիական Խաղաղօվկիանոսյան Հց հաճախականության անցնելու:
Նոր թողունակության ընձեռած հնարավորություններից օգտվելիս կարևոր է ունենալ համապատասխան տեխնոլոգիաներ՝ ավելի բարձր հաճախականությամբ հաղորդակցությունը խթանելու համար:Ահա թե ինչու Filtronic-ը զարգացնում է W-band և D-band տեխնոլոգիաներ ապագայի համար:Սա է նաև պատճառը, որ մենք համագործակցում ենք համալսարանների, կառավարությունների և արդյունաբերության ոլորտների հետ՝ խթանելու հմտությունների և գիտելիքների զարգացումը այն ոլորտներում, որոնք անհրաժեշտ են ապագա անլար տեխնոլոգիաների կարիքները բավարարելու համար:Եթե ​​Միացյալ Թագավորությունը պետք է առաջատար դիրք զբաղեցնի ապագա գլոբալ տվյալների հաղորդակցման ցանցերի զարգացման գործում, նա պետք է պետական ​​ներդրումները ուղղի ՌԴ տեխնոլոգիայի ճիշտ ոլորտներին:
Որպես ակադեմիայի, կառավարության և արդյունաբերության գործընկեր, Filtronic-ը առաջատար դեր է խաղում առաջադեմ հաղորդակցական տեխնոլոգիաների մշակման գործում, որոնք պետք է նոր գործառույթներ և հնարավորություններ ապահովեն մի աշխարհում, որտեղ տվյալների կարիքն ավելի ու ավելի է պահանջվում: