Милиметарски бран(mmWave) е електромагнетниот опсег на спектарот со бранова должина помеѓу 10mm (30 GHz) и 1mm (300 GHz).Од страна на Меѓународната унија за телекомуникации (ITU) се нарекува екстремно висока фреквенција (EHF).Милиметарските бранови се наоѓаат помеѓу микробрановите и инфрацрвените бранови во спектарот и може да се користат за различни апликации за безжична комуникација со голема брзина, како што се линкови за бекхаул од точка до точка.
Макро трендовите го забрзуваат растот на податоците
Со зголемената глобална побарувачка за податоци и поврзување, фреквентните опсези кои моментално се користат за безжична комуникација стануваат се повеќе преполни, предизвикувајќи ја побарувачката за пристап до поголема фреквентна пропусност во опсегот на милиметарски бранови.Многу макро трендови ја забрзаа побарувачката за поголем капацитет и брзина на податоци.
1. Количината и видовите на податоци генерирани и обработени од големите податоци се зголемуваат експоненцијално секој ден.Светот се потпира на брз пренос на големи количини на податоци на безброј уреди секоја секунда.Во 2020 година, секое лице генерирало 1,7 MB податоци во секунда.(Извор: IBM).На почетокот на 2020 година, глобалниот обем на податоци се проценува на 44 ZB (Светски економски форум).До 2025 година, глобалното создавање податоци се очекува да достигне над 175 ZB.Со други зборови, за складирање на толку голема количина на податоци потребни се 12,5 милијарди од најголемите хард дискови на денешницата.(Меѓународна корпорација за податоци)
Според проценките на Обединетите нации, 2007 година била првата година во која урбаното население го надминало руралното население.Овој тренд сè уште трае, и се очекува дека до 2050 година, повеќе од две третини од светската популација ќе живее во урбаните области.Ова донесе зголемен притисок врз телекомуникациската и податочната инфраструктура во овие густо населени области.
3. Мултиполарната глобална криза и нестабилност, од пандемии до политички превирања и конфликти, значат дека земјите се сè пожелни да ги развијат своите суверени способности за да ги ублажат ризиците од глобална нестабилност.Владите ширум светот се надеваат дека ќе ја намалат нивната зависност од увоз од други региони и ќе го поддржат развојот на домашните производи, технологии и инфраструктура.
4. Со напорите на светот за намалување на емисиите на јаглерод, технологијата отвора нови можности за минимизирање на патувањето со висока содржина на јаглерод.Денес, состаноците и конференциите обично се одржуваат онлајн.Дури и медицинските процедури може да се извршат од далечина без потреба од хирурзи да доаѓаат во операционата сала.Само ултра брзи, сигурни и непрекинати текови на податоци со мала латентност можат да ја постигнат оваа прецизна операција.
Овие макро фактори ги поттикнуваат луѓето да собираат, пренесуваат и обработуваат се повеќе и повеќе податоци на глобално ниво, а исто така бараат пренос со поголема брзина и со минимална латентност.
Каква улога можат да играат милиметарските бранови?
Спектарот на милиметарски бран обезбедува широк континуиран спектар, овозможувајќи поголем пренос на податоци.Во моментов, микробрановите фреквенции што се користат за повеќето безжични комуникации стануваат преполни и дисперзирани, особено со неколку пропусници посветени на одредени оддели како што се одбраната, воздушната и итна комуникација.
Кога ќе го поместите спектарот нагоре, достапниот непрекинат дел од спектарот ќе биде многу поголем, а задржаниот дел ќе биде помал.Зголемувањето на опсегот на фреквенција ефикасно ја зголемува големината на „цевководот“ што може да се користи за пренос на податоци, а со тоа се постигнуваат поголеми текови на податоци.Поради многу поголемата пропусност на каналот на милиметарските бранови, може да се користат помалку сложени шеми за модулација за пренос на податоци, што може да доведе до системи со многу помала латентност.
Кои се предизвиците?
Постојат поврзани предизвици во подобрувањето на спектарот.Компонентите и полупроводниците потребни за пренос и примање сигнали на милиметарски бранови се потешки за производство - и има помалку достапни процеси.Производството на компоненти со милиметарски бранови е исто така потешко бидејќи тие се многу помали, барајќи повисоки толеранции на склопување и внимателен дизајн на меѓусебните врски и шуплини за да се намалат загубите и да се избегнат осцилации.
Пропагирањето е еден од главните предизвици со кои се соочуваат сигналите од милиметарски бранови.На повисоки фреквенции, сигналите се со поголема веројатност да бидат блокирани или намалени од физички предмети како што се ѕидови, дрвја и згради.Во областа на зградата, тоа значи дека приемникот на милиметарски бран треба да се наоѓа надвор од зградата за да го пропагира сигналот внатрешно.За бекхаул и комуникација од сателит до земја, потребно е поголемо засилување на моќноста за пренос на сигнали на долги растојанија.На теренот, растојанието помеѓу врските од точка до точка не може да надмине 1 до 5 километри, наместо поголемото растојание што може да го постигнат мрежите со ниска фреквенција.
Ова значи, на пример, во руралните области, потребни се повеќе базни станици и антени за пренос на сигнали од милиметарски бранови на долги растојанија.Инсталирањето на оваа дополнителна инфраструктура бара повеќе време и трошоци.Во последниве години, распоредувањето на сателитското соѕвездие се обиде да го реши овој проблем, а овие сателитски констелации повторно го земаат милиметарскиот бран како јадро на нивната архитектура.
Каде е најдоброто распоредување за милиметарски бранови?
Краткото растојание на ширење на милиметарските бранови ги прави многу погодни за распоредување во густо населени урбани области со голем сообраќај на податоци.Алтернативата на безжичните мрежи се мрежите со оптички влакна.Во урбаните средини, ископувањето патишта за инсталирање на нови оптички влакна е исклучително скапо, деструктивно и одзема многу време.Напротив, врските со милиметарски бранови можат ефикасно да се воспостават со минимални трошоци за прекин во рок од неколку дена.
Брзината на податоци постигната со сигнали од милиметарски бранови е споредлива со онаа на оптичките влакна, додека обезбедува помала латентност.Кога ви треба многу брз проток на информации и минимална латентност, безжичните врски се првиот избор – затоа тие се користат на берзите каде латентноста од милисекунди може да биде критична.
Во руралните области, трошоците за инсталирање на кабли со оптички влакна често се премногу високи поради растојанието што е вклучено.Како што беше споменато погоре, мрежите на кули со милиметарски бранови исто така бараат значителни инфраструктурни инвестиции.Решението претставено овде е да се користат сателити со ниска орбита на Земјата (LEO) или псевдосателити на голема височина (HAPS) за поврзување податоци со оддалечени области.Мрежите LEO и HAPS значат дека нема потреба да се инсталираат оптички влакна или да се градат безжични мрежи од точка до точка на кратки растојанија, а сепак да се обезбедат одлични стапки на податоци.Сателитската комуникација веќе користи милиметарски бранови сигнали, обично во долниот крај на спектарот - фреквенцискиот опсег Ка (27-31 GHz).Има простор за проширување на повисоки фреквенции, како што се Q/V и E фреквенциските опсези, особено станицата за враќање на податоци до земјата.
Пазарот за враќање на телекомуникациите е на водечка позиција во преминот од микробранови на милиметарски бранови фреквенции.Ова е поттикнато од порастот на потрошувачките уреди (рачни уреди, лаптопи и Интернет на нештата (IoT)) во изминатата деценија, што ја забрза побарувачката за повеќе и побрзи податоци.
Сега, сателитски оператори се надеваат дека ќе го следат примерот на телекомуникациските компании и ќе ја прошират употребата на милиметарски бранови во системите LEO и HAPS.Претходно, традиционалните сателити на геостационарна екваторијална орбита (ГЕО) и средна орбита на Земјата (МЕО) беа премногу далеку од Земјата за да воспостават врски за комуникација на потрошувачите на фреквенции на милиметарски бранови.Сепак, проширувањето на сателитите LEO сега овозможува да се воспостават врски со милиметарски бранови и да се создадат мрежи со голем капацитет потребни на глобално ниво.
Другите индустрии, исто така, имаат голем потенцијал да ја искористат технологијата на милиметарски бранови.Во автомобилската индустрија, на автономните возила им е потребна постојана голема брзина и мрежи за податоци со мала латентност за безбедно да работат.Во медицинското поле, ќе бидат потребни ултра брзи и доверливи потоци на податоци за да им се овозможи на хирурзите лоцирани од далечина да извршуваат прецизни медицински процедури.
Десет години иновација на милиметарски бранови
Filtronic е водечки експерт за комуникациска технологија за милиметарски бранови во ОК.Ние сме една од ретките компании во ОК што може да дизајнира и произведува напредни комуникациски компоненти со милиметарски бранови во голем обем.Имаме внатрешни инженери за RF (вклучувајќи експерти за милиметарски бранови) потребни за конципирање, дизајнирање и развој на нови технологии за милиметарски бранови.
Во изминатата деценија, соработувавме со водечки мобилни телекомуникациски компании за да развиеме серија микробранови и милиметарски примопредаватели на бранови, засилувачи на моќност и потсистеми за бекхаул мрежи.Нашиот најнов производ работи во Е-појасот, кој обезбедува потенцијално решение за доводни врски со ултра висок капацитет во сателитската комуникација.Во текот на изминатата деценија, постепено се прилагодуваше и подобруваше, намалувајќи ја тежината и цената, подобрувајќи ги перформансите и подобрувајќи ги производните процеси за да се зголеми производството.Сателитските компании сега можат да избегнат долгогодишно внатрешно тестирање и развој со усвојување на оваа докажана технологија за распоредување во вселената.
Ние сме посветени на првите редови на иновациите, создавајќи технологија внатрешно и заеднички развивајќи внатрешни процеси на масовно производство.Ние секогаш го водиме пазарот во иновациите за да се осигураме дека нашата технологија е подготвена за примена бидејќи регулаторните агенции отвораат нови фреквенциски опсези.
Веќе развиваме технологии за W-band и D-band за да се справиме со застојот и поголем сообраќај на податоци во е-појасот во наредните години.Работиме со индустриските клиенти за да им помогнеме да изградат конкурентска предност преку маргинален приход кога се отворени нови фреквенциски опсези.
Кој е следниот чекор за милиметарски бранови?
Стапката на искористеност на податоците ќе се развива само во една насока, а технологијата која се потпира на податоци исто така постојано се подобрува.Пристигна проширената реалност, а IoT уредите стануваат сеприсутни.Покрај домашните апликации, сè, од големите индустриски процеси до полињата со нафта и гас и нуклеарните централи се пренасочува кон технологијата на IoT за далечинско следење - намалувајќи ја потребата за рачна интервенција при управување со овие комплексни капацитети.Успехот на овие и други технолошки достигнувања ќе зависи од доверливоста, брзината и квалитетот на податочните мрежи што ги поддржуваат – а милиметарските бранови го обезбедуваат потребниот капацитет.
Милиметарските бранови не ја намалија важноста на фреквенциите под 6 GHz во областа на безжичната комуникација.Напротив, тој е важен додаток на спектарот, овозможувајќи успешно да се испорачуваат различни апликации, особено оние кои бараат големи пакети со податоци, мала латентност и поголема густина на поврзување.
Случајот со користење на милиметарски бранови за да се постигнат очекувањата и можностите на новите технологии поврзани со податоци е убедлив.Но, има и предизвици.
Регулативата е предизвик.Невозможно е да се влезе во фреквенцискиот опсег на бранови со повисоки милиметри додека регулаторните органи не издадат лиценци за специфични апликации.Сепак, предвидениот експоненцијален раст на побарувачката значи дека регулаторите се под зголемен притисок да ослободат повеќе спектар за да избегнат метеж и пречки.Споделувањето на спектарот помеѓу пасивните апликации и активните апликации како што се метеоролошките сателити, исто така, бара важни дискусии за комерцијалните апликации, кои ќе овозможат пошироки фреквенциски опсези и поконтинуиран спектар без преместување на азиско-пацифичката фреквенција Hz.
При искористување на можностите што ги дава новиот пропусен опсег, важно е да се има соодветни технологии за промовирање на комуникација со повисока фреквенција.Затоа Filtronic развива технологии за W-band и D-band за иднината.Ова е, исто така, причината зошто соработуваме со универзитети, влади и индустрии за да го промовираме развојот на вештини и знаења во областите потребни за да се задоволат идните потреби за безжична технологија.Ако Обединетото Кралство сака да го преземе водството во развојот на идните глобални мрежи за комуникација со податоци, треба да ги канализира владините инвестиции во вистинските области на RF технологијата.
Како партнер во академијата, владата и индустријата, Filtronic игра водечка улога во развојот на напредни комуникациски технологии кои треба да обезбедат нови функционалности и можности во свет каде што податоците се сè повеќе потребни.
Време на објавување: 27 април 2023 година
