اتصالات المحمول تتجاوز 5G مع تقنية “التوجيه الشعاعي” الجديدة
كشف علماء من جامعة برمنجهام بالمملكة المتحدة عن هوائي جديد لتوجيه الحزمة يزيد من كفاءة نقل البيانات ويفتح ترددات للاتصالات المحمولة التي يتعذر الوصول إليها للتقنيات المستخدمة حاليًا.
في مجال الاتصالات السلكية واللاسلكية، 5G هي معيار تكنولوجيا الجيل الخامس للشبكات الخلوية عريضة النطاق وخليفة 4G. إنه يتميز بسرعات تنزيل أسرع بكثير ستصل في النهاية إلى 10 جيجابت في الثانية. كما أنها تتميز بنطاق ترددي أعلى، لذا فهي قادرة على توصيل المزيد من الأجهزة المختلفة.
الآن، في اختراق يعد بكفاءة غير مسبوقة في نقل البيانات لتطبيقات 5G mmWave ، طور الباحثون تقنية توجيه الحزمة لهوائيات المحطة الأساسية الثابتة التي تستخدمها الشبكات الخلوية.
كشف باحثو برمنجهام النقاب عن هوائي توجيه شعاع جديد يزيد من كفاءة نقل البيانات لـ “ما بعد 5G” – ويفتح نطاقًا من الترددات للاتصالات المتنقلة التي يتعذر الوصول إليها للتقنيات المستخدمة حاليًا.
تُظهر النتائج التجريبية، التي تم تقديمها اليوم لأول مرة في الاجتماع الثالث للاتحاد الدولي لعلوم الراديو في المحيط الأطلسي / آسيا والمحيط الهادئ، أن الجهاز يمكنه توفير توجيه شعاعي مستمر بزاوية واسعة، مما يسمح له بتتبع مستخدم الهاتف المحمول المتحرك في بنفس الطريقة التي يتحول بها طبق الأقمار الصناعية لتتبع جسم متحرك، ولكن بسرعات محسّنة بشكل ملحوظ.
وقد أظهرت هذه التقنية، التي ابتكرها باحثون من كلية الهندسة بجامعة برمنغهام، تحسينات هائلة في كفاءة نقل البيانات على ترددات تتراوح عبر طيف الموجات المليمترية ، وتحديداً تلك المحددة لـ 5G (mmWave) و6G، حيث لا يمكن تحقيق الكفاءة العالية حاليًا إلا باستخدام حلول الهوائي البطيئة والموجهة ميكانيكيًا.
بالنسبة لتطبيقات 5G mmWave ، أظهرت النماذج الأولية لهوائي توجيه الحزمة عند 26 جيجاهرتز كفاءة غير مسبوقة في نقل البيانات.
تم تطوير تقنية هوائي التوجيه الشعاعي لزيادة كفاءة هوائي المحطة الأساسية الثابتة عند 5G (mmWave) و6G، ويمكن أيضًا تكييفها مع مركبة إلى مركبة، ومن مركبة إلى بنية تحتية، ورادار المركبات، واتصالات الأقمار الصناعية. الائتمان: جامعة برمنغهام
الجهاز متوافق تمامًا مع مواصفات 5G الحالية التي تستخدمها شبكات اتصالات الهاتف المحمول حاليًا. علاوة على ذلك، لا تتطلب التكنولوجيا الجديدة شبكات التغذية المعقدة وغير الفعالة المطلوبة لأنظمة الهوائيات المنتشرة بشكل شائع، وبدلاً من ذلك تستخدم نظامًا منخفض التعقيد يحسن الأداء ويسهل تصنيعه.
تم تطوير هوائي توجيه الحزمة بواسطة الدكتور جيمس تشيرم ، والدكتور محمد رباني، والبروفيسور ألكسندروس فيريسيديس ، رئيس مختبر هندسة المواد، كحل للهوائي الثابت والمحطة القاعدية، حيث تُظهر التكنولوجيا الحالية كفاءة منخفضة عند الترددات العالية، مما يحد من استخدام هذه الترددات للإرسال لمسافات طويلة.
حول حجم iPhone ، تستخدم التقنية مادة خارقة *، مصنوعة من لوح معدني مع مجموعة من الثقوب المتباعدة بانتظام والتي يبلغ قطرها ميكرومتر. يتحكم المشغل في ارتفاع التجويف داخل المادة الفوقية، وحركات ميكرومتر التسليم، ووفقًا لموضعه، سيتحكم الهوائي في انحراف فريق الموجة الراديوية – “ يركز ” الحزمة بشكل فعال في إشارة توجيهية للغاية، وثم “إعادة توجيه هذه الطاقة حسب الرغبة” – مع زيادة كفاءة النقل.
يعمل الفريق الآن على تطوير واختبار نماذج أولية بترددات أعلى وفي تطبيقات تتجاوز اتصالات الهاتف المحمول 5G.
وعلق الدكتور تشورم قائلاً: “على الرغم من أننا طورنا التكنولوجيا لاستخدامها في شبكات الجيل الخامس، إلا أن نماذجنا الحالية تظهر أن تقنية توجيه الحزمة الخاصة بنا قد تكون قادرة على تحقيق كفاءة بنسبة 94٪ عند 300 جيجاهرتز. يمكن أيضًا تكييف التكنولوجيا لاستخدامها في مركبة إلى مركبة، ومن مركبة إلى بنية تحتية، ورادار المركبات، واتصالات الأقمار الصناعية، مما يجعلها جيدة لاستخدام الجيل التالي في تطبيقات السيارات والرادار والفضاء والدفاع. “
قدمت جامعة برمنغهام إنتربرايز طلب براءة اختراع لتكنولوجيا هوائي توجيه الحزمة من الجيل التالي وتبحث عن شركاء في الصناعة للتعاون أو تطوير المنتجات أو الترخيص.
خضعت الكفاءة والجوانب الأخرى للتكنولوجيا الداعمة لعملية مراجعة الأقران، ونشرت في مجلات مرموقة، وقدمت في المؤتمرات الأكاديمية 1،2،3،4.
وأضاف الدكتور شورم: “نقوم بتجميع مجموعة أخرى من الأعمال للنشر والعرض التقديمي والتي ستظهر مستوى من الكفاءة لم يتم الإبلاغ عنه بعد لنقل موجات الراديو عند هذه الترددات الصعبة. تعد بساطة التصميم والتكلفة المنخفضة للعناصر مفيدة للتبني المبكر من قبل الصناعة، كما أن تكوين الإلكترونيات المدمجة يجعل من السهل نشرها حيث توجد قيود على المساحة. نحن على ثقة من أن هوائي توجيه الحزمة مفيد لمجموعة واسعة من تطبيقات 5G و6 G، فضلاً عن الأقمار الصناعية وإنترنت الأشياء. “
* المواد الخارقة هو المصطلح المستخدم للمواد التي تمت هندستها لتكون لها خصائص خاصة لا توجد في المواد التي تحدث بشكل طبيعي. يمكن أن تشمل هذه الخصائص معالجة الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق منع الموجات أو امتصاصها أو تعزيزها أو ثنيها.
المصدر: scitechdaily
قد يهمك:
