4 Minuty
Inżynierowie z Chin i Stanów Zjednoczonych zaprezentowali kompaktowy prototyp chipu 6G, zdolny do utrzymywania stałej przepustowości przekraczającej 100 gigabitów na sekundę (Gb/s). To wydajność około dziesięć razy większa niż teoretyczne maksimum 5G i wielokrotnie wyższa od średnich prędkości połączeń mobilnych dostępnych obecnie. Chip opracowano przez zespoły z Uniwersytetu Pekińskiego, City University of Hong Kong oraz University of California, Santa Barbara. Urządzenie stanowi praktyczne rozwiązanie dla ultrabroadbandowych częstotliwości radiowych, na których mają opierać się przyszłe sieci 6G.
Najważniejsze cechy techniczne
Wielkość i zakres obsługiwanych pasm
Chip mierzy zaledwie 11 milimetrów na 1,7 milimetra, a jednocześnie obejmuje ultrabroadbandowy zakres częstotliwości od 0,5 GHz do 115 GHz. Osiągnięcie takiego zakresu wymaga zastosowania równoważnika dziewięciu pasm radiowych, co zwykle wiąże się z użyciem wielu osobnych podzespołów. Integracja tych pasm w jednej, miniaturowej obudowie stanowi istotne osiągnięcie w dziedzinie sprzętu bezprzewodowego.
Konwersja elektro-optyczna i generowanie sygnału
Prototyp opiera się na modulatorze elektro-optycznym, który zamienia sygnały radiowe na optyczne — dzięki temu przetwarzanie danych przebiega z bardzo niskimi stratami i wysoką wiernością. Do generowania szerokopasmowych częstotliwości radiowych konstrukcja łączy techniki optyczne z oscylatorami optoelektronicznymi. Takie połączenie ogranicza złożoność i jednocześnie zapewnia wysoką efektywność widmową oraz szerokie natychmiastowe pasmo.
Porównanie z technologią 5G
Podczas gdy teoretyczna maksymalna prędkość 5G wynosi około 10 Gb/s, w rzeczywistości użytkownicy w USA osiągają średnio od 150 do 300 megabitów na sekundę (Mb/s). Nowy chip 6G zapewniający ponad 100 Gb/s otwiera zupełnie nowe możliwości zastosowań i znacząco obniża opóźnienia przy zadaniach wymagających przesyłu dużych ilości danych.
Zalety i korzyści wydajnościowe
Wysoka przepustowość i efektywność widmowa
Zintegrowane podejście szerokopasmowe zwiększa surową przepustowość i wykorzystanie widma dzięki płynnej obsłudze wielu pasm jednocześnie. Architektura elektro-optyczna minimalizuje jednocześnie straty RF i zakłócenia, co przekłada się na wyższe rzeczywiste szybkości transmisji danych użytkownikom, zwłaszcza w gęsto zaludnionych środowiskach miejskich.
Kompaktowe wymiary
Zminiaturyzowanie szeregu radiowego i fotonicznego do rozmiaru 11 mm × 1,7 mm pozwala ograniczyć zużycie energii i miejsce, dzięki czemu technologia ta może znaleźć zastosowanie w stacjach bazowych, malych komórkach, a w przyszłości być może także w zaawansowanych urządzeniach końcowych.
Zastosowania i praktyczne możliwości
Szerokie pasmo i bardzo niskie opóźnienia oferowane przez ten chipset umożliwiają szereg bieżących i przyszłościowych zastosowań, takich jak:
- Strumieniowanie ultra-wysokiej rozdzielczości (UHD) oraz immersyjne media (4K/8K, VR/AR) z błyskawicznym pobieraniem i praktycznie zerowym buforowaniem.
- Rozproszone systemy AI i przetwarzanie na brzegu sieci, wymagające szybkich, masowych aktualizacji modeli oraz wnioskowania w czasie rzeczywistym.
- Automatyka przemysłowa, zdalna chirurgia oraz koordynacja pojazdów autonomicznych, gdzie liczy się zarówno przepustowość, jak i przewidywalność opóźnień.
- Łącza backhaul i fronthaul dla gęstych sieci miejskich potrzebujących połączeń rzędu setek gigabitów.
Znaczenie rynkowe i perspektywy rozwoju
Powszechne wdrożenia 6G nie są spodziewane wcześniej niż w latach 30. XXI wieku, jednak układy takie jak ten chip są kluczowe dla budowy przyszłego ekosystemu i standardów technologicznych. Integracja technik optycznych z radiowymi w jednym, kompaktowym module rozwiązuje kluczowe wyzwania obsługi wielu pasm i może zwiększyć zaufanie producentów i operatorów do rozwiązań 6G. Wyniki badań opublikowano w czasopiśmie Nature, co stanowi potwierdzenie eksperckie i zachętę do kolejnych współprac branżowych.
Ograniczenia i kolejne kroki
Konieczne będzie opracowanie systemów na poziomie całych rozwiązań: radia, anteny, protokoły sieciowe, alokacja widma oraz infrastruktura muszą ulec rozwojowi. O sukcesie komercjalizacji zdecydują również kwestie zużycia energii, zarządzania ciepłem, wydajności produkcji i kosztów. Niemniej jednak to demonstracja ważnego kroku na drodze do ultraszerokopasmowych układów 6G.
Podsumowanie
Ultraszerokopasmowy prototyp 6G łączy innowacje fotoniczne oraz radiowe, przekraczając 100 Gb/s w niewielkiej obudowie. Tym samym daje przedsmak przyszłości bezprzewodowej komunikacji o ogromnej przepustowości. W miarę jak operatorzy i producenci rozwijają fundamenty pod sieci 6G, tego typu chipy mogą stać się kluczowymi elementami nowych generacji łączności wspierających UHD, sztuczną inteligencję i najnowocześniejsze zastosowania przemysłowe.
Źródło: sciencealert
Komentarze