Будущее сетей шестого поколения (6G) формируется в результате острой конкуренции множества технологических идей и инноваций. В рамках этого поиска ученые совершили значительный прорыв, сфокусировавшись на использовании нескольких частотных диапазонов для максимальной оптимизации передачи информации. В ходе экспериментов с новой системой им удалось достичь беспрецедентной скорости передачи данных, превышающей 900 гигабит в секунду. Этот показатель колоссален — он примерно в 9000 раз превышает среднюю скорость современных сетей 5G, открывая путь к принципиально новым возможностям связи.
Ограничения 5G и поиск новых решений
Современная технология 5G в основном оперирует частотами ниже 6 ГГц и часто развертывается в узкополосных сетях. Однако такой ограниченный частотный ресурс может приводить к перегрузке сети, особенно в периоды пикового спроса на передачу данных. Проще говоря, пропускной способности 5G в некоторых сценариях может не хватать для одновременного обслуживания всех запросов на подключение, что создает потребность в более емких решениях.
Широкополосный подход: ключ к емкости 6G
В своем исследовании, опубликованном в Журнале световых технологий, ученые из Лондонского университета предложили радикальное увеличение объема передаваемых данных. Они разработали технологию, которая задействует гораздо более широкий спектр частот — от 5 до 150 ГГц. Аналогия проста: если представить частотный диапазон как многополосное шоссе, то новая технология не просто добавляет одну полосу, а строит целую магистраль с множеством параллельных потоков. Это позволяет сети обрабатывать огромные массивы данных одновременно, практически исключая перегрузки.
Основой этой технологии стало мультиплексирование с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM). Этот метод подразумевает объединение множества сигналов и их одновременную передачу по одному физическому каналу. OFDM делит широкую полосу частот на множество более мелких, узких и «ортогональных» (не мешающих друг другу) подканалов, что значительно повышает эффективность и надежность передачи.
Упрощенная схема экспериментальной установки, позволившей достичь рекордной скорости 938 Гбит/с в сетях будущего поколения.
Гибридная система: электроника и оптоэлектроника
Для работы в столь широком диапазоне частот исследователи применили комбинированный, гибридный подход, объединив два различных метода генерации сигналов.
1. Электронный метод (низкие и средние частоты): Для диапазона от 5 до 75 ГГц использовалась традиционная электронная технология. В ее основе — цифро-аналоговые преобразователи (ЦАП), которые преобразуют цифровые данные в аналоговые сигналы, готовые к передаче. Хотя эффективность таких устройств на очень высоких частотах снижается, они остаются надежным и проверенным решением для нижней части спектра.
Обратите внимание: ИИ, автоматизация и роботы: цифровое будущее Банкинга.
2. Оптоэлектронный метод (высокие частоты): Для генерации сигналов в миллиметровом диапазоне (от 75 до 150 ГГц) ученые обратились к оптоэлектронике, где ключевую роль играет свет. В этой технологии используются специальные лазеры с синхронизацией мод. Они создают невероятно стабильный и точный луч света, что критически важно для поддержания качества и целостности сигнала при передаче на большие расстояния с экстремально высокими скоростями.
Исторический рекорд: 938 Гбит/с
Результаты испытаний превзошли ожидания. Команде удалось достичь скорости передачи данных в 938 гигабит в секунду. Для наглядности: это более чем в девять тысяч раз быстрее средней скорости загрузки в сетях 5G в Великобритании. Данное достижение установило мировой рекорд для мультиплексной (многоканальной) передачи данных по беспроводному каналу. Хотя в лабораторных условиях и фиксировались скорости выше 1 терабита в секунду, они достигались при передаче одиночного сигнала, а не множества независимых потоков, что делает новое достижение особенно значимым с практической точки зрения.
Потенциальные области применения и будущее технологии
Столь феноменальная пропускная способность способна удовлетворить запросы самых требовательных отраслей. Технологическим компаниям она откроет новые горизонты в сферах дополненной и виртуальной реальности, где требуется передача огромных объемов данных в реальном времени с минимальной задержкой. Автономное вождение получит возможность мгновенного обмена высокодетализированными картами и данными об окружающей обстановке между автомобилями и инфраструктурой. В медицине это может совершить революцию, сделав дистанционные хирургические операции с передачей видео сверхвысокого разрешения и тактильной обратной связью повседневной реальностью.
Однако путь от лабораторного рекорда до массового внедрения еще предстоит пройти. Ученые признают, что для практической реализации технологии предстоит решить множество инженерных задач. Тем не менее, они уверены, что их разработка может лечь в основу будущего стандарта 6G. Уже ведутся переговоры с промышленными партнерами о возможной интеграции этой системы в конкретные коммерческие продукты и сервисы, которые в перспективе станут доступны обычным пользователям.
Больше интересных статей здесь: Новости науки и техники.
Источник статьи: Ряд идей и инноваций претендуют на то, чтобы определить будущее 6G.