Budúcnosť telekomunikačných sietí šiestej generácie (6G) naberá reálne kontúry. Spoločný tím vedcov z japonských univerzít v Tokušime, Tokiu a Gifu dosiahol prelomový úspech v oblasti bezdrôtového prenosu dát. Vyvinuli totiž bezdrôtový systém fungujúci v terahertzovom pásme (560 GHz), ktorý dokáže prenášať dáta závratnou rýchlosťou až 112 Gbps.
Ide o masívny skok vpred, nakoľko konvenčné terahertzové systémy operujúce na podobných frekvenciách doteraz dosahovali rýchlosti len na úrovni niekoľkých gigabitov za sekundu. Výskumná práca prešla procesom recenzného konania a bola oficiálne publikovaná v prestížnom vedeckom časopise Nature. Podľa autorov štúdie ide o vôbec prvý prípad v histórii, kedy sa podarilo prekonať magickú hranicu 100 Gbps pri frekvencii vyššej ako 420 GHz.
Ako vedci skrotili fyzikálne zákony a šum?
Hlavnou prekážkou pri generovaní stabilného a kvalitného signálu na frekvenciách nad 350 GHz je rapídny nárast fázového šumu a drastický pokles výstupného výkonu. Aby výskumníci tieto limity prekonali, spojili optické mikrohrebene (microcombs) naviazané na optické vlákna s pokročilou moduláciou dát vysokej úrovne.
Mikrohrebene sú miniatúrne fotonické súčiastky, ktoré fungujú ako akési „optické pravítka“. Dokážu rozdeliť laserový lúč na sériu presných, rovnomerne rozložených a ultra stabilných svetelných frekvencií. Tieto vlastnosti z nich robia ideálny nástroj pre minimalizáciu nežiaduceho šumu pri extrémnych rýchlostiach.
Technologický prielom spočíva najmä v dvoch inováciách:
- Miniaturizácia na veľkosť nechtu: Vedci natrvalo pripevnili optické vlákno priamo na mikrogrebeň z nitridu kremíka. Tým zabránili mechanickému skresleniu optického spojenia a dokázali obrovskú laboratórnu zostavu zmenšiť do čipu s rozmermi ľudského nechtu.
- Odolnosť voči počasiu: Do miniatúrneho zariadenia integrovali pokročilú termoreguláciu. Čip je vďaka tomu robustný a stabilný aj pri náhlych výkyvoch okolitej teploty.
Samotný rekordný prenos vedci demonštrovali pomocou dvoch modulačných formátov. Pri použití formátu QPSK dosiahli rýchlosť 84 Gbps a pri prechode na pokročilejší formát 16QAM sa rýchlosť vyšplhala na finálnych 112 Gbps.
Otvorenie brány pre skutočné 6G siete
Profesor Takeshi Yasui z Tokušimskej univerzity neskrýva nadšenie a úspech označuje za obrovský míľnik. Nová technológia totiž prináša presne to, čo budúca generácia mobilných sietí nutne vyžaduje – extrémne vysoké prenosové rýchlosti, ultra nízku latenciu a masívnu kapacitu siete. Tento objav tak dláždi cestu nielen pre samotné komerčné 6G systémy, ale aj pre ultra rýchlu infraštruktúru mobilných chrbticových sietí (backhaul).
