Τη στιγμή που ο σύγχρονος κόσμος προσπαθεί να προσαρμοστεί και να μάθει πώς να λειτουργεί στα δίκτυα πέμπτης γενιάς (5G) παρουσιάζεται η τεχνολογία πάνω στην οποία θα βασιστούν τα δίκτυα 6G και 7G. Με δημοσίευση της στην επιθεώρηση «Nature» ερευνητική ομάδα παρουσιάζει μια πρώτη στο είδος της αρχιτεκτονική τσιπ που χρησιμοποιεί τόσο ηλεκτρονικά όσο και βασισμένα σε φωτονικές τεχνολογίες εξαρτήματα η οποία θα μπορούσε να ανοίξει το δρόμο για την τεχνολογία 6G.
Η αρχιτεκτονική αυτή αφορά σε πρώτη φάση τσιπ επικοινωνιών που απαιτούνται για προηγμένα ραντάρ, δορυφορικά συστήματα, προηγμένα ασύρματα δίκτυα (Wi-Fi) και ακόμη και μελλοντικές γενιές κινητής τεχνολογίας 6G και 7G. Με την ενσωμάτωση βασισμένων στο φως ή φωτονικών στοιχείων σε μια συμβατική ηλεκτρονική οι ερευνητές αύξησαν δραματικά το εύρος ζώνης ραδιοσυχνοτήτων (RF), ενώ επιδεικνύουν βελτιωμένη ακρίβεια σήματος σε υψηλές συχνότητες.
Κατασκεύασαν ένα λειτουργικό πρωτότυπο του τσιπ δικτύωσης ημιαγωγών, διαστάσεων 5 επί 5 χιλιοστά τοποθετώντας το σε ένα δίσκο πυριτίου και συνδέοντας τα ηλεκτρονικά και φωτονικά εξαρτήματα με τη μορφή μονάδων επεξεργασίας (chiplet) με τρόπο παρόμοιο με τον τρόπο που συνδέονται τα τουβλάκια Lego.
Εξίσου σημαντικό είναι ότι οι ερευνητές βελτίωσαν επίσης τον τρόπο με τον οποίο τα τσιπ φιλτράρουν τις πληροφορίες. Οι ασύρματοι πομποδέκτες στέλνουν δεδομένα και τα φίλτρα μικροκυμάτων που είναι ενσωματωμένα σε συμβατικά τσιπ αποκλείουν σήματα σε λάθος εύρος συχνοτήτων. Τα φωτονικά φίλτρα μικροκυμάτων εκτελούν την ίδια λειτουργία για σήματα που βασίζονται στο φως. Αλλά ήταν εξαιρετικά δύσκολο να συνδυαστούν φωτονικά και ηλεκτρονικά εξαρτήματα και αποτελεσματικά φωτονικά φίλτρα μικροκυμάτων, σε ένα τσιπ.
Όμως, με ακριβή συντονισμό σε συγκεκριμένες συχνότητες σε υψηλότερες ζώνες, οι οποίες τείνουν να είναι γεμάτες, περισσότερες πληροφορίες μπορούν να ρέουν μέσω του τσιπ με μεγαλύτερη ακρίβεια, σύμφωνα με τη μελέτη. Αυτό είναι σημαντικό για τις μελλοντικές ασύρματες τεχνολογίες που θα βασίζονται σε υψηλότερες συχνότητες. Αυτά έχουν μικρότερα μήκη κύματος και επομένως μπορούν να μεταφέρουν περισσότερη ενέργεια, η οποία ισοδυναμεί με υψηλότερο εύρος ζώνης για δεδομένα.
«Τα φωτονικά φίλτρα μικροκυμάτων διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στις σύγχρονες εφαρμογές επικοινωνίας και ραντάρ, προσφέροντας την ευελιξία να φιλτράρουν με ακρίβεια διαφορετικές συχνότητες, μειώνοντας τις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές και βελτιώνοντας την ποιότητα του σήματος» δήλωσε ο Μπεν Έγγλετον αντιπρόεδρος έρευνας στο Πανεπιστήμιο του Σίδνεϊ, επικεφαλής της ερευνητικής ομάδας.
Οι συσκευές που χρησιμοποιούν δίκτυα 5G, όπως τα smartphone, μεταδίδουν και λαμβάνουν δεδομένα σε ποικίλα εύρη ραδιοσυχνοτήτων — που κυμαίνονται από χαμηλή ζώνη (κάτω από ένα gigahertz) έως υψηλή ζώνη (24 έως 53 GHz) στις ΗΠΑ, δήλωσε η Verizon. Οι υψηλότερες συχνότητες επιτρέπουν μεγαλύτερες ταχύτητες λόγω της μεγαλύτερης ενεργειακής χωρητικότητας των μικρότερων μηκών κύματος, αλλά υπάρχει μεγαλύτερη πιθανότητα παρεμβολής και παρεμπόδισης. Αυτό συμβαίνει επειδή τα μικρότερα μήκη κύματος δυσκολεύονται να διαπεράσουν μεγαλύτερες επιφάνειες και αντικείμενα, μειώνοντας επίσης την εμβέλεια του σήματος.
Εν τω μεταξύ, οι ταχύτητες δεδομένων 5G είναι κατά μέσο όρο 138 megabits ανά δευτερόλεπτο στις ΗΠΑ, σύμφωνα με το OpenSignal, και οι πάροχοι εκτελούν τα δίκτυα σε ζώνες που κυμαίνονται από 2 έως 4 GHz. Το 6G, το οποίο αναμένεται να γίνει στάνταρτ δίκτυο μέχρι το τέλος της δεκαετίας θα λειτουργεί σε υψηλότερη συχνότητα — ξεκινώντας από τα 7 έως τα 15 GHz, σύμφωνα με τον Παγκόσμιο Οργανισμό Κινητών Επικοινωνιών και Συστημάτων (GSMA).
Οι υψηλότερες ζώνες 6G, για βιομηχανικές εφαρμογές, ωστόσο, θα πρέπει να είναι πάνω από 100 Ghz και πιθανώς ακόμη και να φτάσουν τα 1.000 GHz, σύμφωνα με το Πανεπιστήμιο του Λίβερπουλ, και οι ταχύτητες θα μπορούσαν να φτάσουν στο θεωρητικό μέγιστο τα 1.000 gigabits ανά δευτερόλεπτο. Αυτό σημαίνει ότι υπάρχει ανάγκη δημιουργίας τσιπ επικοινωνίας με σημαντικά υψηλότερο εύρος ζώνης RF και προηγμένο φιλτράρισμα για την εξάλειψη των παρεμβολών σε αυτές τις υψηλότερες συχνότητες. Εδώ έρχονται οι εξελίξεις στην αρχιτεκτονική των τσιπ – με τη φωτονική να παίζει βασικό ρόλο στα τσιπ ημιαγωγών δικτύωσης που θα χρησιμοποιηθούν για την τροφοδοσία συσκευών 6G.
