Сувязь на міліметровых хвалях

Міліметровая хваля(mmWave) - гэта дыяпазон электрамагнітнага спектру з даўжынёй хвалі ад 10 мм (30 ГГц) да 1 мм (300 ГГц).Міжнародны саюз электрасувязі (МСЭ) называе яго дыяпазонам надзвычай высокіх частот (КВЧ).Міліметровыя хвалі знаходзяцца ў спектры паміж мікрахвалевымі і інфрачырвонымі хвалямі і могуць выкарыстоўвацца для розных прылажэнняў высакахуткаснай бесправадной сувязі, такіх як кропкавая сувязь.
Макратэндэнцыі паскараюць рост даных
З ростам глабальнага попыту на дадзеныя і падключэнне дыяпазоны частот, якія ў цяперашні час выкарыстоўваюцца для бесправадной сувязі, становяцца ўсё больш перапоўненымі, што выклікае попыт на доступ да больш высокай прапускной здольнасці частот у спектры міліметровых хваль.Многія макратэндэнцыі паскорылі попыт на большую ёмістасць і хуткасць перадачы дадзеных.
1. Колькасць і тыпы даных, якія ствараюцца і апрацоўваюцца вялікімі данымі, растуць у геаметрычнай прагрэсіі з кожным днём.Свет абапіраецца на высакахуткасную перадачу вялікіх аб'ёмаў даных на незлічоных прыладах кожную секунду.У 2020 годзе кожны чалавек ствараў 1,7 МБ даных у секунду.(Крыніца: IBM).На пачатак 2020 года глабальны аб'ём дадзеных ацэньваўся ў 44ZB (Сусветны эканамічны форум).Чакаецца, што да 2025 года глабальнае стварэнне даных дасягне больш за 175 ZB.Іншымі словамі, для захоўвання такога вялікага аб'ёму дадзеных патрабуецца 12,5 мільярда самых вялікіх сучасных жорсткіх дыскаў.(Міжнародная карпарацыя дадзеных)
Паводле ацэнак Арганізацыі Аб'яднаных Нацый, 2007 год стаў першым годам, калі гарадское насельніцтва перавысіла сельскае.Гэтая тэндэнцыя ўсё яшчэ працягваецца, і чакаецца, што да 2050 г. больш за дзве траціны насельніцтва свету будзе пражываць у гарадах.Гэта павялічвае ціск на тэлекамунікацыі і інфраструктуру перадачы дадзеных у гэтых густанаселеных раёнах.
3. Шматпалярны сусветны крызіс і нестабільнасць, ад пандэмій да палітычных узрушэнняў і канфліктаў, азначаюць, што краіны ўсё больш жадаюць развіваць свае суверэнныя магчымасці для змякчэння рызык глабальнай нестабільнасці.Урады ўсяго свету спадзяюцца паменшыць сваю залежнасць ад імпарту з іншых рэгіёнаў і падтрымаць развіццё айчыннай прадукцыі, тэхналогій і інфраструктуры.
4. Дзякуючы сусветным намаганням па скарачэнні выкідаў вугляроду, тэхналогіі адкрываюць новыя магчымасці для мінімізацыі паездак з высокім утрыманнем вугляроду.Сёння сустрэчы і канферэнцыі звычайна праводзяцца ў рэжыме онлайн.Нават медыцынскія працэдуры можна праводзіць дыстанцыйна, без неабходнасці прыходзіць хірургаў у аперацыйную.Толькі вельмі хуткія, надзейныя і бесперабойныя патокі даных з нізкай затрымкай могуць дасягнуць такой дакладнай працы.
Гэтыя макрафактары падштурхоўваюць людзей збіраць, перадаваць і апрацоўваць усё больш і больш дадзеных ва ўсім свеце, а таксама патрабуюць перадачы на ​​больш высокіх хуткасцях і з мінімальнай затрымкай.

Якую ролю могуць гуляць міліметровыя хвалі?
Спектр міліметровых хваль забяспечвае шырокі бесперапынны спектр, дазваляючы больш высокую перадачу даных.У цяперашні час мікрахвалевыя частоты, якія выкарыстоўваюцца для большасці бесправадных камунікацый, становяцца перапоўненымі і рассеянымі, асабліва з некалькімі палосамі частот, прызначанымі для пэўных аддзелаў, такіх як абарона, аэракасмічная і экстраная сувязь.
Калі вы перамяшчаеце спектр уверх, даступная бесперапынная частка спектру будзе значна большай, а захаваная частка - меншай.Павелічэнне частотнага дыяпазону эфектыўна павялічвае памер «канвеера», які можа быць выкарыстаны для перадачы даных, тым самым дасягаючы большых патокаў даных.З-за значна большай прапускной здольнасці канала міліметровых хваль для перадачы дадзеных можна выкарыстоўваць менш складаныя схемы мадуляцыі, што можа прывесці да стварэння сістэм са значна меншай затрымкай.
Якія праблемы?
Існуюць звязаныя з гэтым праблемы ў паляпшэнні спектру.Кампаненты і паўправаднікі, неабходныя для перадачы і прыёму сігналаў на міліметровых хвалях, складаней вырабіць - і даступных працэсаў менш.Вытворчасць кампанентаў міліметровай хвалі таксама больш складаная, таму што яны значна меншыя, што патрабуе больш высокіх допускаў пры зборцы і дбайнай распрацоўкі ўзаемазлучэнняў і паражнін, каб паменшыць страты і пазбегнуць ваганняў.
Распаўсюджванне - адна з асноўных праблем, з якімі сутыкаюцца сігналы міліметровай хвалі.На больш высокіх частотах сігналы, хутчэй за ўсё, будуць блакіраваны або зніжаны фізічнымі аб'ектамі, такімі як сцены, дрэвы і будынкі.У зоне будынка гэта азначае, што прыёмнік міліметровых хваль павінен быць размешчаны па-за будынкам, каб распаўсюджваць сігнал унутр.Для транзітнай сувязі і сувязі са спадарожнікам з зямлёй патрабуецца большае ўзмацненне магутнасці для перадачы сігналаў на вялікія адлегласці.На зямлі адлегласць паміж спасылкамі "кропка-кропка" не можа перавышаць 1-5 кіламетраў, а не большую адлегласць, якую могуць дасягнуць нізкачашчынныя сеткі.
Гэта азначае, напрыклад, што ў сельскай мясцовасці патрабуецца больш базавых станцый і антэн для перадачы сігналаў міліметровай хвалі на вялікія адлегласці.Ўстаноўка гэтай дадатковай інфраструктуры патрабуе больш часу і выдаткаў.У апошнія гады гэту праблему спрабавалі вырашыць разгортванне групоўкі спадарожнікаў, і гэтыя групоўкі спадарожнікаў зноў прымаюць міліметровыя хвалі ў якасці асновы сваёй архітэктуры.
Дзе лепшае разгортванне для міліметровых хваль?
Кароткая адлегласць распаўсюджвання міліметровых хваль робіць іх вельмі прыдатнымі для разгортвання ў густанаселеных гарадскіх раёнах з вялікім трафікам дадзеных.Альтэрнатывай бесправадным сеткам з'яўляюцца валаконна-аптычныя сеткі.У гарадах раскопкі дарог для ўстаноўкі новых аптычных валокнаў надзвычай дарагія, разбуральныя і займаюць шмат часу.Наадварот, злучэнне міліметровай хвалі можа быць эфектыўна ўстаноўлена з мінімальнымі выдаткамі на перапыненне на працягу некалькіх дзён.
Хуткасць перадачы дадзеных, якая дасягаецца сігналамі міліметровай хвалі, параўнальная з хуткасцю перадачы дадзеных па аптычных валокнах, забяспечваючы меншую затрымку.Калі вам патрэбен вельмі хуткі паток інфармацыі і мінімальная затрымка, бесправадныя каналы з'яўляюцца першым выбарам - вось чаму яны выкарыстоўваюцца на фондавых біржах, дзе затрымка ў мілісекунды можа быць крытычнай.
У сельскай мясцовасці кошт пракладкі валаконна-аптычных кабеляў часта надмерна высокі з-за вялікай адлегласці.Як згадвалася вышэй, сеткі вежаў міліметровай хвалі таксама патрабуюць значных інвестыцый у інфраструктуру.Рашэнне, прадстаўленае тут, заключаецца ў выкарыстанні спадарожнікаў на нізкай калязямной арбіце (LEO) або вышынных псеўдаспадарожнікаў (HAPS) для перадачы дадзеных у аддаленыя раёны.Сеткі LEO і HAPS азначаюць, што няма неабходнасці ўсталёўваць оптавалакно або будаваць бесправадныя сеткі "кропка-кропка" на кароткіх адлегласцях, забяспечваючы выдатную хуткасць перадачы дадзеных.Спадарожнікавая сувязь ужо выкарыстоўвае сігналы міліметровых хваль, як правіла, у ніжняй частцы спектру - дыяпазоне частот Ка (27-31 Ггц).Ёсць прастора для пашырэння да больш высокіх частот, такіх як дыяпазоны частот Q/V і E, асабліва для зваротнай станцыі для перадачы дадзеных на зямлю.
Тэлекамунікацыйны рынак звароту займае лідзіруючую пазіцыю ў пераходзе ад ЗВЧ да міліметровых частот.Гэта выклікана ўсплёскам спажывецкіх прылад (карманных прылад, ноўтбукаў і Інтэрнэту рэчаў (IoT)) за апошняе дзесяцігоддзе, што паскорыла попыт на больш хуткія дадзеныя.
Цяпер спадарожнікавыя аператары спадзяюцца рушыць услед прыкладу тэлекамунікацыйных кампаній і пашырыць выкарыстанне міліметровых хваль у сістэмах LEO і HAPS.Раней традыцыйныя спадарожнікі на геастацыянарнай экватарыяльнай арбіце (GEO) і спадарожнікі на сярэдняй калязямной арбіце (MEO) знаходзіліся занадта далёка ад Зямлі, каб усталяваць спажывецкія каналы сувязі на частотах міліметровых хваль.Тым не менш, пашырэнне спадарожнікаў LEO цяпер дазваляе ўсталёўваць сувязі міліметровых хваль і ствараць сеткі высокай ёмістасці, неабходныя ва ўсім свеце.
Іншыя галіны таксама маюць вялікі патэнцыял для выкарыстання тэхналогіі міліметровых хваль.У аўтамабільнай прамысловасці аўтаномным транспартным сродкам для бяспечнай працы патрэбны бесперапынныя высакахуткасныя злучэнні і сеткі перадачы дадзеных з нізкай затрымкай.У сферы медыцыны спатрэбяцца звышхуткасныя і надзейныя патокі даных, каб дазволіць хірургам, размешчаным выдалена, выконваць дакладныя медыцынскія працэдуры.
Дзесяць гадоў інавацый міліметровых хваль
Filtronic з'яўляецца вядучым экспертам у тэхналогіях сувязі міліметровых хваль у Вялікабрытаніі.Мы адна з нямногіх кампаній у Вялікабрытаніі, якая можа распрацоўваць і вырабляць перадавыя камунікацыйныя кампаненты міліметровага дыяпазону ў вялікіх маштабах.У нас ёсць унутраныя радыёчастотныя інжынеры (у тым ліку эксперты па міліметровых хвалях), неабходныя для канцэптуалізацыі, праектавання і распрацоўкі новых тэхналогій міліметровых хваль.
У апошняе дзесяцігоддзе мы супрацоўнічалі з вядучымі кампаніямі мабільнай сувязі для распрацоўкі серыі прыёмаперадатчыкаў мікрахвалевых і міліметровых хваль, узмацняльнікаў магутнасці і падсістэм для транспартных сетак.Наш апошні прадукт працуе ў дыяпазоне E, што забяспечвае патэнцыяльнае рашэнне для фідэрных ліній звышвысокай ёмістасці ў спадарожнікавай сувязі.За апошняе дзесяцігоддзе ён паступова карэкціраваўся і ўдасканальваўся, зніжаючы вагу і кошт, паляпшаючы прадукцыйнасць і ўдасканальваючы вытворчыя працэсы для павелічэння вытворчасці.Цяпер спадарожнікавыя кампаніі могуць пазбегнуць гадоў унутраных выпрабаванняў і распрацовак, прыняўшы гэтую правераную тэхналогію разгортвання ў космасе.
Мы займаем лідзіруючыя пазіцыі ў галіне інавацый, ствараем тэхналогіі ўнутры і сумесна распрацоўваем ўнутраныя працэсы масавай вытворчасці.Мы заўсёды лідзіруем на рынку інавацый, каб гарантаваць, што наша тэхналогія гатовая да разгортвання, калі рэгулюючыя органы адкрываюць новыя дыяпазоны частот.
Мы ўжо распрацоўваем тэхналогіі W-дыяпазону і D-дыяпазону, каб справіцца з перагрузкай і павелічэннем трафіку дадзеных у E-дыяпазоне ў бліжэйшыя гады.Мы працуем з галіновымі кліентамі, каб дапамагчы ім стварыць канкурэнтную перавагу за кошт гранічнага даходу, калі адкрываюцца новыя дыяпазоны частот.
Які наступны крок для міліметровых хваль?
Каэфіцыент выкарыстання дадзеных будзе развівацца толькі ў адным кірунку, і тэхналогія, якая абапіраецца на дадзеныя, таксама пастаянна ўдасканальваецца.З'явілася дапоўненая рэальнасць, і прылады IoT становяцца паўсюднымі.У дадатак да ўнутраных прыкладанняў, усё, пачынаючы ад буйных прамысловых працэсаў і заканчваючы нафтавымі і газавымі радовішчамі і атамнымі электрастанцыямі, пераходзіць да тэхналогіі IoT для дыстанцыйнага маніторынгу - памяншаючы неабходнасць ручнога ўмяшання пры эксплуатацыі гэтых складаных аб'ектаў.Поспех гэтых і іншых тэхналагічных дасягненняў будзе залежаць ад надзейнасці, хуткасці і якасці сетак перадачы дадзеных, якія іх падтрымліваюць - і міліметровыя хвалі забяспечваюць неабходную ёмістасць.
Міліметровыя хвалі не зменшылі важнасці частот ніжэй за 6 Ггц у сферы бесправадной сувязі.Наадварот, гэта важнае дадатак да спектру, якое дазваляе паспяхова пастаўляць розныя прыкладанні, асабліва тыя, якія патрабуюць вялікіх пакетаў дадзеных, нізкай затрымкі і больш высокай шчыльнасці злучэння.

Выпадак выкарыстання міліметровых хваль для дасягнення чаканняў і магчымасцей новых тэхналогій, звязаных з дадзенымі, пераканаўчы.Але ёсць і праблемы.
Рэгуляванне - гэта выклік.Немагчыма ўвайсці ў больш высокі дыяпазон міліметровых хваль, пакуль рэгулюючыя органы не выдадуць ліцэнзіі на пэўныя прымянення.Тым не менш, прагназуемы экспанентны рост попыту азначае, што рэгулятары знаходзяцца пад усё большым ціскам, каб вызваліць больш спектру, каб пазбегнуць перагрузак і перашкод.Сумеснае выкарыстанне спектру паміж пасіўнымі праграмамі і актыўнымі праграмамі, такімі як метэаралагічныя спадарожнікі, таксама патрабуе важных абмеркаванняў камерцыйных праграм, якія дазволяць пашырыць дыяпазоны частот і атрымаць больш бесперапынны спектр без пераходу на частату Гц у Азіяцка-Ціхаакіянскім рэгіёне.
Карыстаючыся магчымасцямі, якія прадстаўляе новая прапускная здольнасць, важна мець адпаведныя тэхналогіі для прасоўвання сувязі на больш высокіх частотах.Вось чаму Filtronic распрацоўвае тэхналогіі W-дыяпазону і D-дыяпазону для будучыні.Гэта таксама тое, чаму мы супрацоўнічаем з універсітэтамі, урадамі і прамысловасцю, каб спрыяць развіццю навыкаў і ведаў у галінах, неабходных для задавальнення будучых патрэб бесправадных тэхналогій.Калі Вялікабрытанія хоча ўзяць на сябе ініцыятыву ў развіцці будучых глабальных сетак перадачы даных, ёй неабходна накіраваць дзяржаўныя інвестыцыі ў правільныя вобласці радыёчастотных тэхналогій.
З'яўляючыся партнёрам у акадэмічных, дзяржаўных і прамысловых колах, Filtronic адыгрывае вядучую ролю ў распрацоўцы перадавых камунікацыйных тэхналогій, якія павінны забяспечыць новыя функцыянальныя магчымасці і магчымасці ў свеце, дзе даныя патрабуюцца ўсё больш.