خانه » مقالات » ساخت تراشه‌ای برای نسل ششم ارتباطات بی‌سیم (6G)
ساخت تراشه‌ای برای نسل ششم ارتباطات بی‌سیم (6G)
شنبه, ۱ شهریور ۱۳۹۹
زمان تقریبی مطالعه ۹ دقیقه
هرچند نسل پنجم یعنی نسل جدید ارتقای سرعت شبکه‌های بی‌سیم در مکان‌های معدودی فعال شده است و هنوز در بسیاری از مکان‌ها وجود ندارد، پژوهشگران همین حالا نیز در حال کار روی ارتقای بعدی هستند. این ارتقا هنوز نام رسمی ندارد، اما برای سادگی (و بر اساس رسم و عادت)، نسل ششم (یا 6G) خوانده می‌شود. نسل ششم قرار است تا ۱۰۰ برابر سریع‌تر از نسل پنجم باشد (یعنی آن‌قدر سریع که ۱۴۲ ساعت محتوای ویدئویی یا کیفیت بالا را در ۱ ثانیه دانلود کند)، اما پژوهشگران هنوز در تلاش‌اند بفهمند چنین اتصال بسیار سریعی را چطور می‌توان عملی کرد.

تراشه‌ای جدید که در مقاله تیمی از دانشگاه اوساکا و دانشگاه فناوری نانیانگ سنگاپور در Nature Photonics توصیف شده ممکن است برداشتی کلی از آینده نسل ششمی ما ارائه دهد. این تیم توانسته است داده‌ها را با سرعت ۱۱ گیگابیت بر ثانیه جابه‌جا کند که از حداکثر سرعت نظری نسل پنجم یعنی ۱۰ گیگابیت بر ثانیه بیشتر و آن‌قدر سریع است که می‌توان با آن ویدئوی دارای وضوح تصویر 4K را به‌صورت زنده تماشا کرد. این پژوهشگران معتقدند این فناوری جای پیشرفت دارد و شاید با توسعه بیشتر بتواند به سرعت‌های خارق‌العاده نسل ششم برسد.
اما ابتدا بیایید از برخی جزئیات نسل پنجم و نسل‌های قبل از آن آگاه شویم تا تفاوت نسل ششم را با آن‌ها بفهمیم.
امواج الکترومغناطیس دارای دو ویژگی اصلی طول موج و فرکانس هستند. طول موج مسافتی است که موج در یک دوره تناوب طی می‌کند (برای مثال از یک قله تا قله بعدی یا از یک دره تا دره بعدی) و فرکانس تعداد امواجی است که در یک ثانیه از نقطه‌ای مشخص عبور می‌کنند. تلفن‌های همراه از رادیوهای کوچک برای دریافت سیگنال‌های الکترومغناطیس استفاده می‌کنند و این سیگنال‌ها را روی تلفن به تصویر و صدا تبدیل می‌کنند.
شبکه‌های بی‌سیم نسل چهارم روی امواج میلی‌متری در طیف باند کوتاه و متوسط فعالیت می‌کنند که به‌صورت فرکانسی کمی کمتر (باند کوتاه) و کمی بیشتر (باند متوسط) از یک گیگاهرتز یا یک میلیارد تناوب در ثانیه تعریف شده است. نسل پنجم با اضافه کردن امواج میلی‌متری دارای فرکانس بیشتر تا ۳۰۰ گیگاهرتز یا ۳۰۰ میلیارد تناوب در ثانیه، این سرعت را چند برابر کرده است. داده‌هایی که در این فرکانس‌های بیشتر جابه‌جا می‌شوند اغلب دارای اطلاعات متراکم (مثل ویدئو) هستند چرا که سرعت بسیار بیشتری دارند.
تراشه نسل ششم نیز سرعت نسل پنجم را چند برابر می‌کند. این تراشه می‌تواند امواج را با فرکانسی به اندازه بیشتر از سه برابر فرکانس نسل پنجم یعنی یک تراهرتز یا یک تریلیون تناوب در ثانیه جابه‌جا کند. این تیم می‌گوید با این فرکانس می‌توان به سرعت انتقال داده ۱۱ گیگابیت بر ثانیه دست یافت. اگرچه این رقم از بیشترین سرعت نسل پنجم هم بیشتر است، تازه در ابتدای مسیر نسل ششم قرار داریم. متخصصی در زمینه ارتباطات بی‌سیم پیس‌بینی کرده است که شبکه‌های نسل ششم می‌توانند به سرعت‌هایی تا ۸۰۰۰ گیگابیت بر ثانیه برسند. به‌علاوه این شبکه‌ها تاخیری بسیار کمتر و پهنای باندی بسیار بیشتری از نسل پنجم خواهند داشت.
در طیف الکترومغناطیس، امواج تراهرتز در بین امواج اینفرارد و مایکروویو قرار می‌گیرند. تولید و انتقال این امواج دشوار و گران است و به لیزرهای ویژه نیاز دارد و با این همه دامنه فراکنس این امواج محدود است. این پژوهشگران از ماده‌ای جدید به نام عایق توپولوژیک فوتونی برای انتقال امواج تراهرتز استفاده کرده‌اند. عایق‌های پوتولوژیک فوتونی امواج نوری را به‌جای آنکه از میان خود عبور دهند، از سطح و لبه‌های‌شان عبور می‌دهند و به نور این امکان را می‌دهند که بدون اختلال جریان در گوشه‌ها مسیرش عوض شود.
این تراشه کاملا از سیلیکون ساخته شده و ردیف‌هایی از حفره‌های مثلثی دارد. پژوهش این تیم نشان می‌دهد که این تراشه قادر است امواج تراهرتز را بدون خطا مخابره کند.
رانجان سینگ (Ranjan Singh)، دانشیار دانشگاه فناوری نانیانگ که این پروژه را مدیریت کرده می‌گوید: «فناوری تراهرتز بالقوه می‌تواند ارتباط بین تراشه‌ای و درون تراشه‌ای را بهبود ببخشد تا از هوش مصنوعی و فناوری‌های مبتنی بر ابر مثل خودروهای خودران به‌هم‌پیوسته پشتیبانی کند که باید داده‌ها را به‌سرعت به سایر خودروها و زیرساخت نزدیک بفرستند تا بهتر مسیریابی و از تصادف‌ها پیشگیری کنند».
نسل ششم علاوه بر کاربرد در هوش مصنوعی و خودروهای خودران (و البته دانلود صدها ساعت ویدئو در چند ثانیه) تغییر قابل ملاحظه‌ای در کار مراکز داده، دستگاه‌های اینترنت اشیا، ارتباطات دوربرد و غیره ایجاد می‌کند.
با توجه به اینکه شبکه‌های نسل پنجم هنوز در فرایند نصب و برپایی هستند، نسل ششم به این زودی به بازار نمی‌آید. وایت پیپر تازه‌ای از شرکت ژاپنی NTTDoCoMo در مورد نسل ششم برآورد کرده است که در سال 2030 شاهد عرضه این نسل خواهیم بود. این مقاله اشاره می‌کند که تا کنون بین نسل‌های فناوری ارتباط بی‌سیم حدود 10 سال فاصله بوده است؛ نسل سوم در اوایل دهه 2000، نسل چهارم 2010 و نسل پنجم 2020 ارائه شدند.
همزمان با توسعه نسل ششم، ما همچنان در انتظار پذیرش گسترده نسل پنجم هستیم.

منابع
سایر مقالات