Миллиметрлік толқын(mmWave) – толқын ұзындығы 10 мм (30 ГГц) және 1 мм (300 ГГц) аралығындағы электромагниттік спектр диапазоны.Оны Халықаралық электрбайланыс одағы (ITU) өте жоғары жиілік (EHF) жолағы деп атайды.Миллиметрлік толқындар спектрдегі микротолқындар мен инфрақызыл толқындар арасында орналасқан және оларды нүктеден нүктеге кері байланыстар сияқты әртүрлі жоғары жылдамдықты сымсыз байланыс қолданбалары үшін пайдалануға болады.
Макро трендтер деректердің өсуін жылдамдатады
Деректер мен қосылымға жаһандық сұраныстың артуымен қазіргі уақытта сымсыз байланыс үшін пайдаланылатын жиілік диапазондары барған сайын толып кетті, бұл миллиметрлік толқын спектрінде жоғары жиілік өткізу жолағына қол жеткізуге сұранысты тудырады.Көптеген макро тенденциялар үлкен деректер сыйымдылығы мен жылдамдығына деген сұранысты жеделдетті.
1. Үлкен деректер арқылы жасалатын және өңделетін деректердің көлемі мен түрлері күн сайын экспоненциалды түрде артып келеді.Әлем әр секунд сайын сансыз құрылғыларда үлкен көлемдегі деректерді жоғары жылдамдықпен тасымалдауға сүйенеді.2020 жылы әрбір адам секундына 1,7 МБ деректер құрады.(Дереккөз: IBM).2020 жылдың басында жаһандық деректер көлемі 44ZB (Дүниежүзілік экономикалық форум) деп бағаланды.2025 жылға қарай жаһандық деректер жасау 175 ZB-тан асады деп күтілуде.Басқаша айтқанда, мұндай үлкен көлемдегі деректерді сақтау үшін бүгінгі таңдағы ең үлкен 12,5 миллиард қатты диск қажет.(Халықаралық деректер корпорациясы)
Біріккен Ұлттар Ұйымының бағалауы бойынша, 2007 жыл қала халқы ауыл тұрғындарынан асып түскен бірінші жыл болды.Бұл үрдіс әлі де жалғасуда және 2050 жылға қарай әлем халқының үштен екісінен астамы қалалық жерлерде тұрады деп күтілуде.Бұл осы тығыз қоныстанған аудандардағы телекоммуникациялар мен деректер инфрақұрылымына қысымның артуына әкелді.
3. Пандемиядан саяси күйзеліс пен қақтығыстарға дейінгі көпполярлы жаһандық дағдарыс пен тұрақсыздық елдердің жаһандық тұрақсыздық қаупін азайту үшін өздерінің егемендік мүмкіндіктерін дамытуға барған сайын құлшынысы артып отырғанын білдіреді.Дүние жүзіндегі үкіметтер басқа аймақтардан келетін импортқа тәуелділігін азайтып, отандық өнімдерді, технологияларды және инфрақұрылымды дамытуға қолдау көрсетуге үміттенеді.
4. Көміртегі шығарындыларын азайтуға бағытталған дүниежүзілік күш-жігермен технология көміртегінің жоғары саяхатын азайту үшін жаңа мүмкіндіктер ашады.Бүгінгі күні жиналыстар мен конференциялар әдетте онлайн режимінде өтеді.Тіпті медициналық процедураларды операция бөлмесіне хирургтардың келуінсіз-ақ қашықтан орындауға болады.Тек өте жылдам, сенімді және үзіліссіз төмен кідіріс деректер ағындары бұл дәл әрекетке қол жеткізе алады.
Бұл макро факторлар адамдарды жаһандық деңгейде көбірек деректерді жинауға, жіберуге және өңдеуге итермелейді, сонымен қатар жоғары жылдамдықпен және ең аз кідіріспен жіберуді талап етеді.
Миллиметрлік толқындар қандай рөл атқара алады?
Миллиметрлік толқын спектрі деректерді жоғарырақ жіберуге мүмкіндік беретін кең үздіксіз спектрді қамтамасыз етеді.Қазіргі уақытта көптеген сымсыз байланыстар үшін пайдаланылатын микротолқынды жиіліктер, әсіресе қорғаныс, аэроғарыш және төтенше жағдайлар байланысы сияқты белгілі бір бөлімдерге арналған бірнеше өткізу қабілеттілігімен толып және шашыраңқы болып келеді.
Спектрді жоғары жылжытқанда, қолжетімді үзіліссіз спектр бөлігі әлдеқайда үлкен болады және сақталған бөлігі аз болады.Жиілік диапазонын ұлғайту деректерді беру үшін пайдаланылуы мүмкін «құбырдың» өлшемін тиімді арттырады, осылайша үлкен деректер ағынына қол жеткізеді.Миллиметрлік толқындардың арна өткізу қабілеттілігі анағұрлым үлкен болғандықтан, деректерді беру үшін аз күрделі модуляция схемаларын қолдануға болады, бұл кідірісі әлдеқайда төмен жүйелерге әкелуі мүмкін.
Қандай қиындықтар бар?
Спектрді жақсартуда байланысты қиындықтар бар.Миллиметрлік толқындардағы сигналдарды беру және қабылдау үшін қажетті құрамдас бөліктер мен жартылай өткізгіштерді өндіру қиынырақ - және қол жетімді процестер азырақ.Миллиметрлік толқын құрамдас бөліктерін жасау да қиынырақ, өйткені олар әлдеқайда аз, жоғары құрастыру төзімділігін және шығындарды азайту және тербелістерді болдырмау үшін өзара байланыстар мен қуыстарды мұқият жобалауды талап етеді.
Таралу - миллиметрлік толқын сигналдарымен кездесетін негізгі қиындықтардың бірі.Жоғары жиіліктерде сигналдар қабырғалар, ағаштар және ғимараттар сияқты физикалық нысандар арқылы бұғатталуы немесе азаюы ықтимал.Ғимарат аймағында бұл сигналды ішкі тарату үшін миллиметрлік толқын қабылдағыш ғимараттың сыртында орналасуы керек дегенді білдіреді.Кері байланыс және жерсеріктік байланыс үшін үлкен қашықтыққа сигналдарды жіберу үшін қуатты күшейту қажет.Жер бетінде нүктеден нүктеге дейінгі байланыстар арасындағы қашықтық төмен жиілікті желілер қол жеткізе алатын үлкен қашықтыққа қарағанда 1-ден 5 километрге дейін аспауы керек.
Бұл, мысалы, ауылдық жерлерде миллиметрлік толқын сигналдарын ұзақ қашықтыққа жіберу үшін көбірек базалық станциялар мен антенналар қажет дегенді білдіреді.Бұл қосымша инфрақұрылымды орнату көп уақыт пен шығынды талап етеді.Соңғы жылдары спутниктік шоқжұлдыздарды орналастыру бұл мәселені шешуге тырысты және бұл спутниктік шоқжұлдыздар тағы да өз сәулетінің өзегі ретінде миллиметрлік толқынды алады.
Миллиметрлік толқындар үшін ең жақсы орналастыру қайда?
Миллиметрлік толқындардың қысқа таралу қашықтығы оларды деректер трафигі жоғары халық тығыз орналасқан қалалық аудандарда орналастыру үшін өте қолайлы етеді.Сымсыз желілерге балама талшықты-оптикалық желілер болып табылады.Қалалық жерлерде жаңа оптикалық талшықтарды орнату үшін жолдарды қазу өте қымбат, жойқын және уақытты қажет етеді.Керісінше, миллиметрлік толқын қосылымдарын бірнеше күн ішінде ең аз үзіліс шығындарымен тиімді орнатуға болады.
Миллиметрлік толқын сигналдары арқылы қол жеткізілетін деректер жылдамдығы оптикалық талшықтармен салыстырылады, сонымен бірге төмен кідіріс береді.Сізге өте жылдам ақпарат ағыны және ең аз кідіріс қажет болғанда, сымсыз сілтемелер бірінші таңдау болып табылады – сондықтан олар миллисекундтық кідіріс маңызды болуы мүмкін қор биржаларында пайдаланылады.
Ауылдық жерлерде талшықты-оптикалық кабельдерді орнату құны қашықтығына байланысты жиі қымбатқа түседі.Жоғарыда айтылғандай, миллиметрлік толқынды мұнара желілері де айтарлықтай инфрақұрылымдық инвестицияларды қажет етеді.Мұнда ұсынылған шешім - шалғай аудандарға деректерді қосу үшін төмен Жер орбитасы (LEO) спутниктерін немесе жоғары биіктіктегі жалған жерсеріктерді (HAPS) пайдалану.LEO және HAPS желілері өте жақсы деректер жылдамдығын қамтамасыз ете отырып, оптикалық талшықты орнатудың немесе қысқа қашықтыққа нүктеден нүктеге сымсыз желілерді құрудың қажеті жоқ екенін білдіреді.Спутниктік байланыс қазірдің өзінде миллиметрлік толқын сигналдарын қолданды, әдетте спектрдің төменгі шегінде – Ка жиілік диапазонында (27-31 ГГц).Q/V және E жиілік диапазондары сияқты жоғары жиіліктерге кеңейту үшін орын бар, әсіресе жерге деректерді қайтару станциясы.
Телекоммуникацияларды қайтару нарығы микротолқынды пештен миллиметрлік толқын жиіліктеріне көшуде жетекші орын алады.Бұған соңғы онжылдықта тұтынушы құрылғыларының (қол құрылғылары, ноутбуктер және заттар интернеті (IoT)) өсуі себеп болды, бұл көбірек және жылдамырақ деректерге сұранысты жеделдетті.
Енді спутниктік операторлар телекоммуникация компанияларынан үлгі алып, LEO және HAPS жүйелерінде миллиметрлік толқындарды қолдануды кеңейтуге үміттенеді.Бұрын дәстүрлі геостационарлық экваторлық орбита (GEO) және орташа Жер орбитасы (MEO) спутниктері миллиметрлік толқын жиіліктерінде тұтынушылық байланыс байланыстарын орнату үшін Жерден тым алыс болды.Дегенмен, LEO спутниктерінің кеңеюі қазір миллиметрлік толқындық байланыстарды орнатуға және жаһандық қажетті жоғары қуатты желілерді құруға мүмкіндік береді.
Басқа салаларда да миллиметрлік толқын технологиясын пайдаланудың үлкен әлеуеті бар.Автокөлік өнеркәсібінде автономды көліктер қауіпсіз жұмыс істеу үшін үздіксіз жоғары жылдамдықты қосылымдарды және төмен кідіріс деректер желілерін қажет етеді.Медицина саласында қашықтан орналасқан хирургтарға нақты медициналық процедураларды орындауға мүмкіндік беру үшін өте жылдам және сенімді деректер ағындары қажет болады.
Миллиметрлік толқын инновациясының он жылы
Filtronic – Ұлыбританиядағы миллиметрлік толқындық байланыс технологиясының жетекші маманы.Біз Ұлыбританиядағы кеңейтілген миллиметрлік толқындық байланыс компоненттерін кең ауқымда жобалай алатын және шығара алатын бірнеше компаниялардың біріміз.Бізде жаңа миллиметрлік толқын технологияларын тұжырымдамалау, жобалау және әзірлеу үшін қажет ішкі РЖ инженерлері (миллиметрлік толқындар сарапшылары) бар.
Соңғы онжылдықта біз жетекші мобильді телекоммуникация компанияларымен микротолқынды және миллиметрлік толқынды қабылдағыштардың сериясын, қуат күшейткіштерін және кері тасымалдау желілеріне арналған ішкі жүйелерді әзірлеу үшін ынтымақтастық.Біздің соңғы өніміміз спутниктік байланыстағы өте жоғары қуатты фидер сілтемелері үшін ықтимал шешімді қамтамасыз ететін E-диапазонында жұмыс істейді.Соңғы онжылдықта ол бірте-бірте түзетілді және жетілдірілді, салмағы мен құнын азайтты, өнімділікті жақсартты және өндірісті ұлғайту үшін өндірістік процестерді жетілдірді.Спутниктік компаниялар енді ғарышты орналастырудың осы дәлелденген технологиясын қолдана отырып, көптеген жылдар бойы ішкі сынақтар мен дамудан аулақ бола алады.
Біз инновациялардың алдыңғы қатарында боламыз, технологияны іштей жасаймыз және ішкі жаппай өндіріс процестерін бірлесіп дамытамыз.Біз реттеуші органдар жаңа жиілік диапазондарын ашатындықтан, технологиямыз қолдануға дайын болуын қамтамасыз ету үшін әрқашан инновациялар нарығын басқарамыз.
Біз алдағы жылдарда E-диапазонындағы кептеліс пен үлкен деректер трафигіне қарсы тұру үшін W-диапазон және D-диапазон технологияларын әзірлеудеміз.Біз жаңа жиілік диапазондары ашылған кезде шекті кіріс арқылы бәсекелестік артықшылықты құруға көмектесу үшін салалық тұтынушылармен жұмыс істейміз.
Миллиметрлік толқындар үшін келесі қадам қандай?
Деректерді пайдалану жылдамдығы тек бір бағытта дамиды, ал деректерге сүйенетін технология да үнемі жетілдіріліп отырады.Толықтырылған шындық пайда болды және IoT құрылғылары кең таралған.Отандық қосымшалардан басқа, негізгі өнеркәсіптік процестерден бастап мұнай-газ кен орындары мен атом электр станцияларына дейін барлығы қашықтан бақылау үшін IoT технологиясына ауысуда – бұл күрделі нысандарды пайдалану кезінде қолмен араласу қажеттілігін азайтады.Осы және басқа да технологиялық жетістіктердің жетістігі оларды қолдайтын деректер желілерінің сенімділігіне, жылдамдығына және сапасына байланысты болады және миллиметрлік толқындар қажетті қуатты қамтамасыз етеді.
Миллиметрлік толқындар сымсыз байланыс саласында 6 ГГц-тен төмен жиіліктердің маңыздылығын төмендеткен жоқ.Керісінше, бұл спектрдің маңызды қосымшасы болып табылады, ол әртүрлі қолданбаларды сәтті жеткізуге мүмкіндік береді, әсіресе үлкен деректер пакеттерін, төмен кідіріс пен жоғары қосылу тығыздығын қажет ететін қолданбаларды.
Мәліметтермен байланысты жаңа технологиялардың үміттері мен мүмкіндіктеріне қол жеткізу үшін миллиметрлік толқындарды пайдалану жағдайы сенімді.Бірақ қиындықтар да бар.
Реттеу қиын.Реттеуші органдар нақты қолданбаларға лицензия бермейінше, жоғары миллиметрлік толқын жиілігі жолағына кіру мүмкін емес.Соған қарамастан, сұраныстың болжамды экспоненциалды өсуі реттеушілер кептеліс пен кедергіні болдырмау үшін көбірек спектрді босату үшін күшейіп келе жатқан қысымды білдіреді.Пассивті қолданбалар мен метеорологиялық спутниктер сияқты белсенді қолданбалар арасындағы спектрді бөлісу сонымен қатар Азия-Тынық мұхиты Гц жиілігіне ауыспай кеңірек жиілік диапазондары мен үздіксіз спектрге мүмкіндік беретін коммерциялық қолданбалар бойынша маңызды талқылауларды қажет етеді.
Жаңа өткізу қабілеттілігі ұсынатын мүмкіндіктерді пайдалану кезінде жоғары жиілікті байланысты ілгерілету үшін сәйкес технологиялардың болуы маңызды.Сондықтан Filtronic болашақ үшін W-диапазон және D-диапазон технологияларын дамытуда.Сондай-ақ, біз сымсыз технологияның болашақ қажеттіліктерін қанағаттандыру үшін қажетті салаларда дағдылар мен білімдерді дамытуға жәрдемдесу үшін университеттермен, үкіметтермен және салалармен ынтымақтасамыз.Егер Ұлыбритания болашақ жаһандық деректер коммуникация желілерін дамытуда жетекші рөл атқаратын болса, ол мемлекеттік инвестицияларды РЖ технологиясының дұрыс салаларына бағыттауы керек.
Академиядағы, үкіметтегі және өнеркәсіптегі серіктес ретінде Filtronic деректер қажет болған әлемде жаңа функциялар мен мүмкіндіктерді қамтамасыз етуді қажет ететін озық коммуникациялық технологияларды әзірлеуде жетекші рөл атқарады.
Жіберу уақыты: 27 сәуір 2023 ж
