Исследователи достигают рекордной пропускной способности 938 Гбит/с с помощью сети 6G

За право определять будущее сети 6G борются несколько идей и инноваций. Исследуя способ оптимизации передачи данных за счет использования широкого диапазона частот, исследователи добились заметного прогресса: с помощью своей экспериментальной системы они достигли рекордной скорости передачи данных, превышающей 900 гигабит в секунду, что в 9000 раз превышает пропускную способность текущей сети 5G.

Сеть 5G обычно использует частоты ниже 6 гигагерц в узких диапазонах. Однако эти ограниченные частоты могут привести к перегрузке сети, особенно когда спрос на услуги передачи данных растет. Иными словами, в определенных ситуациях сеть 5G испытывает трудности в удовлетворении всех запросов из-за ограниченной пропускной способности.

В исследовании, недавно опубликованном в пресс-релизе  Лондонского университета, исследователи показали, как они работали над увеличением объема передаваемых данных. Они разработали методику, использующую гораздо более широкий диапазон частот от 5 до 150 гигагерц. Таким образом, предлагая больше «каналов», сеть может одновременно обрабатывать более значительный объем трафика данных.

Исследователи использовали так называемый метод мультиплексирования, который включает объединение нескольких сигналов и одновременную отправку их по одному и тому же каналу. В частности, они использовали мультиплексирование с ортогональным частотным разделением, которое включает разделение широкой полосы частот на несколько более узких каналов для оптимизации передачи данных.

Чтобы система могла работать в широкополосном режиме, исследователи объединили два различных подхода. Первый, «электронный» подход, основан на классической методике с использованием цифро-аналоговых преобразователей для перевода цифровых данных в аналоговые сигналы. Хотя эффективность этих устройств снижается на очень высоких частотах, они использовались для генерации сигналов от 5 до 75 ГГц.

Второй подход, так называемый «оптоэлектронный», использует свет для генерации высокочастотных сигналов миллиметрового диапазона (от 75 до 150 гигагерц). В этой технологии используются лазеры с частотной блокировкой, создающие луч света с высокой стабильностью частоты, что необходимо для поддержания точности и качества сигнала на больших расстояниях и на высоких скоростях.

В результате проведенных испытаний команде ученых удалось передавать данные со скоростью 938 гигабит в секунду. Для справки, эта скорость более чем в 9000 раз превышает среднюю скорость загрузки в сети 5G в Великобритании. Таким образом был установлен рекорд по передаче мультиплексированных данных по воздуху. Синхронизируя частоту двух пар лазеров с узкой шириной линии и используя общий кварцевый генератор, исследователи генерировали сигналы W-диапазона и D-диапазона со стабильной несущей частотой и сниженным фазовым шумом по сравнению с автономными лазерами, максимально используя спектр. Используя формат OFDM и битовую загрузку, была достигнута скорость передачи данных 938 Гбит/с при разрыве менее 300 МГц между различными диапазонами радиочастотных и миллиметровых волн.

Как отмечают исследователи из Лондонского университета, такая производительность может удовлетворить потребности технологических компаний, которым требуется передача огромных объемов данных, особенно в областях дополненной реальности и автономного вождения. Медицинская сфера также могла бы извлечь из этого пользу, особенно для проведения удаленных хирургических операций. По мнению этих исследователей, достигнутый ими прорыв дает представление о новой эре коммуникаций с использованием технологии 6G следующего поколения, которая, как ожидается, будет внедрена в коммерческую эксплуатацию в течение следующего десятилетия.

Однако, прежде чем эти приложения станут реальностью, сначала необходимо развернуть технологию, что немаловажно. Исследователи из Лондонского университета надеются, что их система станет основой для сети 6G. Кроме того, они, как сообщается, уже ведут переговоры с компаниями о включении их наработки в конкретные продукты и услуги, ориентированные на широкую публику.

Указанные исследования опубликованы в Journal of Lightwave Technology.