تطوير شريحة شبكة الجيل السادس اللاسلكية بسرعة تفوق سابقه بخمسمئة مرة

عرض باحثون من الولايات المتحدة والصين في دراسة جديدة نُشرت في مجلة Nature، شريحة جديدة خاصة بالجيل السادس (6G) أظهرت كيف ستعمل شبكات الاتصال اللاسلكي المستقبلية على نطاق ترددي واسع لدعم الاتصال بسرعات غير مسبوقة في سيناريوهات تطبيقية متنوعة.

استطاعت هذه الشريحة الصغيرة نسبيًا أن تحقق سرعات قصوى تعادل 10 أضعاف السرعة النظرية لتقنية الجيل الخامس الحالية (التي لم تتحقق عمليًا بعد)، و500 ضعف متوسط سرعتها.

وفق مؤلفي الدراسة، إتاحة تشغيل الشبكات اللاسلكية في نطاق كل من موجات الميكرويڤ والمليمتر التيراهيرتز بهدف استمرار الاتصال بغض النظر عن التطبيق، من شأنه أن يعطي مجالًا واسعًا لهذه الشرائح سيفوق 100 جيجاهيرتز.

كتب الباحثون: «يتطلب هذا بالضرورة حلًا عتاديًا (hardware) ليناسب جميع التطبيقات، أي جهازًا قابلًا لإعادة التهيئة التكيفية ضمن الطيف الواسع، وذلك لدعم التغطية الكاملة للطيف وإدارته الديناميكية».

إن التحديات أمام تعميم هذه التقنية كبيرة بالفعل، فقد أشار الفريق إلى أن الحلول الحالية واجهت صعوبة في تلبية نطاقات ترددية متنوعة، وهذا ما ألهمهم لتطوير شريحتهم الجديدة، إذ تعتمد على نظام فوتوني لاسلكي من ليثيوم نيوبات ذو أغشية رقيقة، قادر على التعامل مع نطاق ترددي واسع جدًا من 0.5 جيجاهيرتز إلى 115 جيجاهيرتز، مع ما يصفونه بأنه «اتساق ثابت واستقرار في التردد العالي».

مع أن أبعاد الشريحة لا تتجاوز 11×1.7 ملليمتر، فإنها قادرة على دعم ما يسميه الباحثون «النطاق فائق العرض» الذي يسمح بالاتصال اللاسلكي الكامل، مع إمكانية إعادة التهيئة الفورية (في الزمن الحقيقي). يرى الخبراء من جامعة كاليفورنيا في سانتا باربرا وجامعة بكين وجامعة هونغ كونغ، أن هذه هي الميزة الأساسية التي تعطي الشريحة قدرة على «ضمان موثوقية معززة في بيئات الطيف المعقدة». استنادًا إلى هذه القدرة فائقة النطاق، يرى الفريق أن شريحتهم تستطيع «تحقيق الاتصال اللاسلكي الكامل عبر تسعة نطاقات متتالية، بسرعة قياسية تصل إلى 100 جيجابت في الثانية».

تُعد هذه قفزة هائلة، لأن تقنية الجيل الخامس الحالية كان يُروَّج لها بقدرتها على بلوغ سرعة قصوى 10 جيجابت في الثانية، مع أن متوسط السرعات الفعلية لا يتجاوز عادةً 150 إلى 300 ميجابت في الثانية، وإذا نجح مقترحو شريحة الجيل السادس في تحقيق وعودهم، فقد تصل سرعات الاتصال إلى 500 ضعف ما هو متاح حاليًا.

يكمن جزء من سحر الشريحة الجديدة في تمكينها من تحويل الاتصالات اللاسلكية إلى اتصالات فوتونية عريضة النطاق، أي تحويل الإشارات الراديوية إلى إشارات ضوئية. وباستخدام المذبذبات البصرية-الإلكترونية، تعمل مصادر الإشارة في النطاق الترددي الواسع باتساق ثابت.

ما يزال موعد وصول هذه التقنية إلى الأسواق غير محسوم، إذ تتراوح التوقعات بشأن الجدول الزمني لتطبيق شبكات الجيل السادس بين عامي 2030 و2032، لكن إدخال هذه التكنولوجيا إلى الخدمة يظل مرهونًا بعوامل الإنتاج والعملية، فضلًا عن تطوير البنية التحتية اللازمة لدعمها.

يؤكد الفريق البحثي أن شريحتهم تمثل قفزة كبرى نحو التعامل مع التدفق المتزايد للبيانات عند إطلاق أنظمة الجيل السادس في المستقبل. كتب الباحثون: «نظامنا المقترح يمثل خطوة بارزة نحو شبكات لاسلكية شاملة الطيف وشاملة السيناريوهات».