Milimetrinė banga(mmWave) yra elektromagnetinio spektro juosta, kurios bangos ilgis yra nuo 10 mm (30 GHz) iki 1 mm (300 GHz).Tarptautinė telekomunikacijų sąjunga (ITU) ją vadina itin aukšto dažnio (EHF) juosta.Milimetrinės bangos yra tarp mikrobangų ir infraraudonųjų spindulių bangų spektre ir gali būti naudojamos įvairioms didelės spartos belaidžio ryšio programoms, pvz., jungtims iš taško į tašką.
Makro tendencijos paspartina duomenų augimą
Didėjant pasaulinei duomenų ir ryšio paklausai, šiuo metu belaidžiam ryšiui naudojamos dažnių juostos tampa vis labiau perpildytos, todėl kyla poreikis pasiekti didesnį dažnių juostos plotį milimetrinių bangų spektre.Daugelis makrokomandų tendencijų padidino didesnės duomenų talpos ir spartos poreikį.
1. Didžiųjų duomenų generuojamų ir apdorojamų duomenų kiekis ir tipai kasdien auga eksponentiškai.Pasaulis priklauso nuo didelės spartos duomenų perdavimo daugybėje įrenginių kas sekundę.2020 m. kiekvienas asmuo sugeneravo 1,7 MB duomenų per sekundę.(Šaltinis: IBM).2020 metų pradžioje pasaulinis duomenų kiekis buvo įvertintas 44ZB (Pasaulio ekonomikos forumas).Tikimasi, kad iki 2025 m. pasaulyje bus sukurta daugiau nei 175 ZB duomenų.Kitaip tariant, norint saugoti tokį didelį duomenų kiekį, reikia 12,5 mlrd. didžiausių šiandienos standžiųjų diskų.(Tarptautinė duomenų korporacija)
Jungtinių Tautų skaičiavimais, 2007 m. buvo pirmieji metai, kai miesto gyventojų skaičius viršijo kaimo gyventojų skaičių.Ši tendencija vis dar tęsiasi, ir tikimasi, kad iki 2050 m. daugiau nei du trečdaliai pasaulio gyventojų gyvens miestuose.Tai padidino spaudimą telekomunikacijų ir duomenų infrastruktūrai šiose tankiai apgyvendintose vietovėse.
3. Daugiapolė pasaulinė krizė ir nestabilumas – nuo pandemijų iki politinių neramumų ir konfliktų – reiškia, kad šalys vis labiau nori plėtoti savo suverenius pajėgumus, kad sumažintų pasaulinio nestabilumo riziką.Vyriausybės visame pasaulyje tikisi sumažinti savo priklausomybę nuo importo iš kitų regionų ir remti vietinių produktų, technologijų ir infrastruktūros plėtrą.
4. Pasauliui stengiantis sumažinti anglies dvideginio išmetimą, technologijos atveria naujas galimybes sumažinti daug anglies dioksido išskiriančių kelionių.Šiandien susitikimai ir konferencijos dažniausiai vyksta internetu.Net medicinines procedūras galima atlikti nuotoliniu būdu, chirurgams neatvykus į operacinę.Tik itin greiti, patikimi ir nepertraukiami mažos delsos duomenų srautai gali pasiekti šią tikslią operaciją.
Šie makro veiksniai skatina žmones rinkti, perduoti ir apdoroti vis daugiau duomenų visame pasaulyje, taip pat reikalauja perdavimo didesniu greičiu ir minimalia delsa.
Kokį vaidmenį gali atlikti milimetrinės bangos?
Milimetrinių bangų spektras suteikia platų nenutrūkstamą spektrą, leidžiantį perduoti didesnį duomenų perdavimą.Šiuo metu daugumai belaidžių ryšių naudojami mikrobangų dažniai tampa perpildyti ir išsibarstę, ypač kai pralaidumas yra skirtas konkretiems skyriams, pavyzdžiui, gynybai, aviacijai ir avariniam ryšiui.
Kai perkeliate spektrą aukštyn, prieinama nepertraukiamo spektro dalis bus daug didesnė, o išlaikoma dalis bus mažesnė.Padidinus dažnių diapazoną, efektyviai padidėja „vamzdyno“, kuris gali būti naudojamas duomenims perduoti, dydis ir taip pasiekiami didesni duomenų srautai.Dėl daug didesnio milimetrinių bangų kanalo pralaidumo duomenims perduoti gali būti naudojamos ne tokios sudėtingos moduliavimo schemos, todėl sistemos gali būti daug mažesnės.
Kokie yra iššūkiai?
Yra susijusių iššūkių gerinant spektrą.Komponentus ir puslaidininkius, reikalingus signalams perduoti ir priimti milimetrinėmis bangomis, gaminti sunkiau – ir procesų yra mažiau.Milimetrinių bangų komponentų gamyba taip pat yra sunkesnė, nes jie yra daug mažesni, todėl reikia didesnių surinkimo leistinų nuokrypių ir kruopštaus jungčių bei ertmių projektavimo, siekiant sumažinti nuostolius ir išvengti svyravimų.
Plitimas yra vienas iš pagrindinių iššūkių, su kuriais susiduria milimetrinių bangų signalai.Esant aukštesniems dažniams, signalus labiau blokuoja arba sumažina fiziniai objektai, tokie kaip sienos, medžiai ir pastatai.Pastato teritorijoje tai reiškia, kad milimetrinių bangų imtuvas turi būti pastato išorėje, kad signalas sklistų viduje.Atgaliniam ryšiui ir palydoviniam ryšiui su žeme reikalingas didesnis galios stiprinimas, norint perduoti signalus dideliais atstumais.Ant žemės atstumas tarp taško į tašką jungčių negali viršyti 1–5 kilometrų, o ne didesnį atstumą, kurį gali pasiekti žemo dažnio tinklai.
Tai reiškia, kad, pavyzdžiui, kaimo vietovėse milimetrinių bangų signalams dideliais atstumais perduoti reikia daugiau bazinių stočių ir antenų.Šios papildomos infrastruktūros įdiegimas reikalauja daugiau laiko ir išlaidų.Pastaraisiais metais palydovų žvaigždynų diegimas bandė išspręsti šią problemą, o šie palydovų žvaigždynai vėl laiko milimetrines bangas kaip savo architektūros šerdį.
Kur yra geriausias milimetrinių bangų išdėstymas?
Dėl trumpo milimetrinių bangų sklidimo atstumo jie labai tinkami naudoti tankiai apgyvendintose miesto vietose, kuriose yra didelis duomenų srautas.Alternatyva belaidžiams tinklams yra šviesolaidiniai tinklai.Miestuose kelių kasimas, siekiant įrengti naujus šviesolaidžius, yra itin brangus, destruktyvus ir atimantis daug laiko.Priešingai, milimetrinių bangų jungtis galima efektyviai užmegzti su minimaliomis pertraukimo išlaidomis per kelias dienas.
Milimetrinių bangų signalų duomenų perdavimo sparta yra panaši į optinių skaidulų duomenų perdavimo spartą, tuo pačiu užtikrinant mažesnę delsą.Kai reikia labai greito informacijos srauto ir minimalaus delsos, belaidės nuorodos yra pirmasis pasirinkimas – todėl jos naudojamos vertybinių popierių biržose, kur milisekundžių delsa gali būti labai svarbi.
Kaimo vietovėse šviesolaidinių kabelių įrengimo išlaidos dažnai yra pernelyg didelės dėl atstumo.Kaip minėta aukščiau, milimetrinių bangų bokštų tinklai taip pat reikalauja didelių investicijų į infrastruktūrą.Čia pateiktas sprendimas yra naudoti žemos Žemės orbitos (LEO) palydovus arba didelio aukščio pseudopalydovus (HAPS) duomenims prijungti prie atokių vietovių.LEO ir HAPS tinklai reiškia, kad nereikia diegti šviesolaidžio ar kurti trumpo nuotolio taškas-taškas belaidžių tinklų, tuo pačiu užtikrinant puikų duomenų perdavimo spartą.Palydoviniam ryšiui jau buvo naudojami milimetrinių bangų signalai, dažniausiai apatiniame spektro gale – Ka dažnių juostoje (27-31GHz).Yra erdvės plėstis iki aukštesnių dažnių, tokių kaip Q/V ir E dažnių juostos, ypač duomenų grąžinimo į žemę stotis.
Telekomunikacijų grąžinimo rinka užima pirmaujančią poziciją pereinant nuo mikrobangų prie milimetrinių bangų dažnių.Tai lėmė per pastarąjį dešimtmetį išaugęs vartotojų įrenginių (delnių įrenginių, nešiojamųjų kompiuterių ir daiktų interneto (IoT)) padidėjimas, dėl kurio padidėjo daugiau ir greitesnių duomenų paklausa.
Dabar palydovų operatoriai tikisi pasekti telekomunikacijų įmonių pavyzdžiu ir išplėsti milimetrinių bangų panaudojimą LEO ir HAPS sistemose.Anksčiau tradiciniai geostacionarios pusiaujo orbitos (GEO) ir vidutinės Žemės orbitos (MEO) palydovai buvo per toli nuo Žemės, kad galėtų sukurti vartotojų ryšio ryšius milimetrinių bangų dažniais.Tačiau LEO palydovų išplėtimas dabar leidžia sukurti milimetrinių bangų ryšius ir sukurti pasauliniu mastu reikalingus didelės talpos tinklus.
Kitos pramonės šakos taip pat turi didelį potencialą panaudoti milimetrinių bangų technologiją.Automobilių pramonėje autonominėms transporto priemonėms, kad jos veiktų saugiai, reikia nuolatinių didelės spartos jungčių ir mažos delsos duomenų tinklų.Medicinos srityje reikės itin greitų ir patikimų duomenų srautų, kad nuotoliniu būdu dirbantys chirurgai galėtų atlikti tikslias medicinines procedūras.
Dešimt metų milimetrinių bangų inovacijos
Filtronic yra pirmaujanti milimetrinių bangų ryšio technologijų ekspertė JK.Esame viena iš nedaugelio JK įmonių, galinčių suprojektuoti ir gaminti pažangius milimetrinių bangų ryšio komponentus dideliu mastu.Turime vidinius RF inžinierius (įskaitant milimetrinių bangų ekspertus), kurių reikia naujoms milimetrinių bangų technologijoms sukurti, projektuoti ir kurti.
Per pastarąjį dešimtmetį bendradarbiavome su pirmaujančiomis mobiliųjų telekomunikacijų įmonėmis, kad sukurtume mikrobangų ir milimetrinių bangų siųstuvų-imtuvų, galios stiprintuvų ir atbulinio perdavimo tinklų posistemių seriją.Mūsų naujausias produktas veikia E-juostoje, kuri yra potencialus sprendimas itin didelės talpos tiekimo jungtims palydovinio ryšio srityje.Per pastarąjį dešimtmetį jis buvo palaipsniui koreguojamas ir tobulinamas, sumažinant svorį ir sąnaudas, gerinant našumą ir tobulinant gamybos procesus, siekiant padidinti gamybą.Palydovinės bendrovės dabar gali išvengti ilgus metus trukusių vidinių bandymų ir plėtros, taikydamos šią patikrintą kosmoso diegimo technologiją.
Esame įsipareigoję pirmauti inovacijų srityje, kurdami technologijas viduje ir kartu plėtodami vidinius masinės gamybos procesus.Mes visada pirmaujame inovacijų rinkoje, siekdami užtikrinti, kad mūsų technologija būtų paruošta diegti, kai reguliavimo agentūros atveria naujas dažnių juostas.
Jau kuriame W-band ir D-band technologijas, kad ateinančiais metais susidorotume su perkrovomis ir didesniu duomenų srautu E-juostoje.Dirbame su pramonės klientais, kad padėtume jiems įgyti konkurencinį pranašumą, gaudami ribines pajamas, kai atidaromos naujos dažnių juostos.
Koks yra kitas žingsnis milimetrinėms bangoms?
Duomenų panaudojimo lygis vystysis tik viena kryptimi, o technologija, kuri remiasi duomenimis, taip pat nuolat tobulėja.Atvyko papildyta realybė, o daiktų interneto įrenginiai tampa visur.Be buitinių pritaikymų, viskas nuo pagrindinių pramoninių procesų iki naftos ir dujų telkinių bei atominių elektrinių pereina prie daiktų interneto technologijos nuotoliniam stebėjimui – tai sumažina rankinio įsikišimo poreikį eksploatuojant šiuos sudėtingus įrenginius.Šių ir kitų technologijų pažangos sėkmė priklausys nuo juos palaikančių duomenų tinklų patikimumo, greičio ir kokybės – o milimetrinės bangos užtikrina reikiamą pajėgumą.
Milimetrinės bangos nesumažino dažnių, mažesnių nei 6 GHz, svarbos belaidžio ryšio srityje.Priešingai, tai svarbus spektro papildymas, leidžiantis sėkmingai pristatyti įvairias programas, ypač tas, kurioms reikalingi dideli duomenų paketai, mažas delsimas ir didesnis ryšio tankis.
Milimetrinių bangų panaudojimo atvejis siekiant įgyvendinti naujų duomenų technologijų lūkesčius ir galimybes yra įtikinamas.Tačiau yra ir iššūkių.
Reguliavimas yra iššūkis.Neįmanoma patekti į aukštesnio milimetrinio bangų dažnių juostą, kol reguliavimo institucijos neišduoda licencijų konkrečioms reikmėms.Nepaisant to, prognozuojamas eksponentinis paklausos augimas reiškia, kad reguliuotojai patiria vis didesnį spaudimą išleisti daugiau spektro, kad būtų išvengta spūsčių ir trukdžių.Spektro dalijimasis tarp pasyviųjų programų ir aktyvių programų, tokių kaip meteorologiniai palydovai, taip pat reikalauja svarbių diskusijų dėl komercinių pritaikymų, nes tai leis platesnėms dažnių juostoms ir nuolatiniam spektrui neperėjus prie Azijos ir Ramiojo vandenyno Hz dažnio.
Naudojantis naujo pralaidumo teikiamomis galimybėmis, svarbu turėti tinkamas technologijas, skatinančias aukštesnio dažnio ryšį.Štai kodėl Filtronic kuria W ir D juostos technologijas ateičiai.Taip pat dėl šios priežasties bendradarbiaujame su universitetais, vyriausybėmis ir pramonės šakomis, kad skatintume įgūdžių ir žinių tobulinimą tose srityse, kurios reikalingos būsimiems belaidžių technologijų poreikiams patenkinti.Jei JK nori imtis iniciatyvos kuriant būsimus pasaulinius duomenų perdavimo tinklus, ji turi nukreipti vyriausybės investicijas į tinkamas radijo dažnių technologijų sritis.
Kaip akademinės bendruomenės, vyriausybės ir pramonės partneris, „Filtronic“ atlieka pagrindinį vaidmenį kuriant pažangias komunikacijos technologijas, kurios turi suteikti naujų funkcijų ir galimybių pasaulyje, kuriame duomenų reikia vis labiau.
Paskelbimo laikas: 2023-04-27
