Китайские ученые разработали первый в мире «всечастотный» чип 6G, который может помочь преодолеть цифровой разрыв между сельскими и городскими общинами. (SCMP)
Согласно исследованию, опубликованному в журнале Nature, эта технология способна обеспечить скорость мобильного интернета более 100 гигабит в секунду (Гбит/с) во всем беспроводном спектре, включая частотные диапазоны, используемые в отдаленных районах.
С практической точки зрения это приравнивается к возможности передачи фильма высокой четкости 8K объемом 50 ГБ за считанные секунды, что потенциально открывает ряд коммерческих и образовательных возможностей для тех, кто живет в отдаленных районах.
В настоящее время необходимость обеспечения широкой связности привела к фрагментации спектра частот и устройств.
Некоторые мобильные телефоны 5G работают на частоте около 3 гигагерц, спутники используют частоту 30 ГГц, а будущие приложения, такие как голографическая хирургия, могут потребовать частот до 100 ГГц, а это означает, что инженеры вынуждены решать каждую новую задачу по мере ее возникновения.
Но команда исследователей во главе с учеными из Пекинского университета и Городского университета Гонконга может сделать такие разрозненные решения устаревшими.
Они заявили, что успешно интегрировали весь беспроводной спектр — от 0,5 ГГц до 115 ГГц — в чип размером с большой кусок, объединив то, что ранее потребовало бы девяти отдельных радиосистем, в один чип.
Он обеспечивает бесшовную коммутацию в широком спектре, поддерживая связь как в миллиметровом, так и в терагерцовом диапазоне.
«Существует острая необходимость в решении проблем развития 6G», — сказал профессор Ван Синцзюнь из Пекинского университета в интервью China Science Daily.
«Поскольку спрос на подключенные устройства быстро растет, сети следующего поколения должны использовать преимущества различных частотных диапазонов.
«Высокочастотные диапазоны, такие как миллиметровые волны и терагерцовые диапазоны, обеспечивают чрезвычайно большую пропускную способность и сверхнизкую задержку, что делает их подходящими для таких приложений, как виртуальная реальность и хирургические процедуры.
«С другой стороны, низкочастотные диапазоны, такие как микроволны, превосходят в охвате обширной зоны и проникновении, что делает их необходимыми для обеспечения сетевого подключения в отдаленных горных районах, глубоководных средах и космическом пространстве».
Обычное беспроводное оборудование, ограниченное материалами и архитектурой, обычно работает в узком диапазоне частот.
Для поддержки сетей полного спектра 6G потребуется несколько независимых систем, что значительно увеличит стоимость и сложность.
Расширенный беспроводной доступ также может привести к перегрузке электромагнитных условий, что усложнит управление использованием спектра и сделает соединения менее надежными.
Команда приняла стратегию фотонно-электронного синтеза, которая использовала сверхширокую полосу света для покрытия частот от микроволнового до терагерцового диапазона, сообщает China Science Daily.
Широкополосный электрооптический модулятор преобразует беспроводные сигналы в оптические для обеспечения многодиапазонного приема. Эти оптические сигналы затем обрабатываются и распределяются внутри фотонных компонентов, в то время как передача достигается за счет смешивания частот между двумя перестраиваемыми лазерами.
Согласно документу, все блоки были интегрированы в функциональную часть чипа, которая имеет размеры всего 11 мм на 1,7 мм (0,4 на 0,07 дюйма).
В нем говорится, что качество связи остается плавным и стабильным по всему спектру, полностью удовлетворяя требованиям 6G.
Система достигла перестройки частоты 6 ГГц за 180 микросекунд – в сотни раз быстрее, чем мгновение ока. Скорость передачи данных по одному каналу превысила 100 Гбит/с.
Для сравнения, средняя скорость мобильной связи в сельской местности в США составляет около 20 Мбит/с, согласно промышленным оценкам.
«Система может быстро, точно и бесшумно генерировать сигналы связи на любой частоте в диапазоне 0,5-115 ГГц», — сообщила в четверг газета Guangming Daily.
Чип также имеет систему «частотно-навигационной» системы. «Если какой-либо диапазон сталкивается с помехами или блокировкой, система может автоматически и мгновенно переключиться на свободный канал — как опытный водитель, плавно меняющий полосу движения — обеспечивая непрерывную и бесперебойную связь», — сказал соавтор исследования профессор Ван Ченг из CityU.
«Один чип теперь заменяет то, что когда-то требовало нескольких специализированных устройств, действительно достигая многоцелевой программируемости и динамической регулировки частоты», — добавил соавтор исследования Шу Хаоуэн из Пекинского университета. «Он обеспечивает беспрецедентный баланс между размерами, энергопотреблением и производительностью».
Что такое 6G и почему Китай опережает США и Европу с этой технологией?
Это означает, что даже в местах с большим скоплением людей, таких как концерты или спортивные мероприятия, где одновременно подключаются тысячи устройств, помехи сигнала могут остаться в прошлом.
Ван Синцзюнь сказал, что эта технология может проложить путь к очень гибким и интеллектуальным беспроводным сетям на основе искусственного интеллекта.
«Впервые он создает аппаратную основу для по-настоящему «нативной сети с искусственным интеллектом», которая может динамически регулировать параметры связи с помощью встроенных алгоритмов, чтобы справляться со сложными электромагнитными средами, при этом выполняя зондирование окружающей среды в режиме реального времени», — сказал он в интервью Guangming Daily.
Далее команда надеется разработать интеллектуальные коммуникационные модули plug-and-play, похожие по размеру на USB-накопитель, которые можно будет встраивать во все, от смартфонов и базовых станций до дронов и устройств Интернета вещей.
Чжан Тун
(в пересказе)
Мнение авторов может не совпадать с мнением редакции.
Некоммерческое сообщество журналистов Non profit
