طيف الجيل السادس اللاسلكي: ليس مجرد مستقبل للموجات المليمترية

في أبحاث اتصالات الجيل السادس (6G) اليوم، تم إهمال جزء مهم من الطيف اللاسلكي: نطاق التردد 3، أو FR3. ويرجع هذا القصور جزئيًا إلى الافتقار إلى منصات البرامج والأجهزة القابلة للتطبيق لدراسة هذه المنطقة من الطيف، والتي تتراوح من 6 إلى 24 جيجا هرتز تقريبًا. لكن مجموعة أبحاث لاسلكية جديدة مفتوحة المصدر تعمل على تغيير هذه المعادلة. ويقدم البحث الذي تم إجراؤه باستخدام هذه المجموعة، والذي تم تقديمه الأسبوع الماضي في مؤتمر صناعي رائد، دليلاً على جدوى نطاق الطيف هذا لشبكات 6G المستقبلية.

في الواقع، يمكن القول أيضًا إنها تشير إلى لحظة إعادة تقييم صناعة الاتصالات. وفقًا لهؤلاء الأشخاص، قد لا يتمحور مستقبل النطاق الترددي العالي 6G بالكامل حول التقنيات الصعبة المعتمدة على الموجات المليمترية. وبدلاً من ذلك، قد تترك تقنية 6G مجالًا كبيرًا لتقنية طيف الموجات الدقيقة ذات النطاق الترددي العالي والتي أصبحت في نهاية المطاف أكثر دراية ويمكن الوصول إليها.

نطاق FR3 عبارة عن منطقة من طيف الموجات الميكروية تقترب من ترددات الموجات المليمترية (30 إلى 300 جيجا هرتز). يحظى FR3 أيضًا بشعبية كبيرة اليوم في مجال الإنترنت عبر الأقمار الصناعية والاتصالات العسكرية. لكي تتمكن شبكات 5G و6G المستقبلية من مشاركة نطاق FR3 مع اللاعبين الحاليين، ستتطلب شبكات اتصالات ذكية بما يكفي لأداء التنقل المنتظم وسريع الاستجابة بين الطيف.

ومع ذلك، قد يظل التنقل بين الطيف مشكلة أسهل في الحل من تلك التي تطرحها أوجه القصور الفيزيائية المتأصلة في بعض أجزاء طيف الموجات المليمترية – وهي أوجه القصور التي تشمل النطاق المحدود، والاختراق الضعيف، وعمليات خط البصر، ومتطلبات الطاقة الأعلى، والخلل. القابلية للطقس.

الوجه الجديد لـ Pi-Radio

في وقت سابق من هذا العام، أصدرت شركة Pi-Radio الناشئة ومقرها بروكلين، نيويورك، وهي فرع من كلية تاندون للهندسة بجامعة نيويورك، مجموعة من أجهزة وبرامج الطيف اللاسلكي لأبحاث وتطوير الاتصالات. Pi-Radio’s FR-3 هو نظام راديو معرف بالبرمجيات تم تطويره لنطاق FR3 على وجه التحديد، كما يقول المؤسس المشارك للشركة Sundeep Rangan.

يقول رانجان، الذي يشغل أيضًا منصب المدير المساعد لشركة NYU Wireless: “إن الراديو المعرف بالبرمجيات هو في الأساس منصة قابلة للبرمجة لتجربة وبناء أي نوع من التكنولوجيا اللاسلكية”. “في المراحل المبكرة عند تطوير الأنظمة، يحتاج جميع الباحثين إلى ذلك.”

على سبيل المثال، قدم فريق Pi-Radio نتيجة بحثية جديدة تستنتج الاتجاه إلى هوائي FR3 من القياسات المأخوذة بواسطة جهاز استقبال Pi-Radio المحمول – والتي تم تقديمها في مؤتمر Asilomar التابع لجمعية معالجة الإشارات IEEE حول الإشارات والأنظمة وأجهزة الكمبيوتر في باسيفيك جروف، كاليفورنيا في 30 أكتوبر.

وفقًا لماركو ميزافيلا، المؤسس المشارك لـ Pi-Radio، وهو أيضًا أستاذ مشارك في جامعة البوليتكنيك في ميلانو، فإن بحث FR3 في المرحلة المبكرة الذي قدمه الفريق في Asilomar سيمكن الباحثين من “التقاط [signal] الانتشار في هذه الترددات وسيسمح لنا بتوصيفه وفهمه ونمذجةه… وهذه هي نقطة الانطلاق الأولى نحو تصميم أنظمة لاسلكية مستقبلية بهذه الترددات.

هناك سبب وجيه وراء قيام الباحثين بإعادة اكتشاف FR3 مؤخرًا، كما يقول باولو تيستولينا، زميل أبحاث ما بعد الدكتوراه في معهد إنترنت الأشياء اللاسلكي بجامعة نورث إيسترن، وغير المنتسب إلى الجهود البحثية الحالية. ويقول: “إن الندرة الحالية للطيف للاتصالات تدفع المشغلين والباحثين إلى البحث في هذا النطاق، حيث يعتقدون أنه من الممكن التعايش مع شاغلي الوظائف الحاليين”. “ستكون مشاركة الطيف أمرًا أساسيًا في هذا النطاق.”

يشير رانجان إلى أن العمل الذي تم بناء Pi-Radio عليه قد تم نشره في وقت سابق من هذا العام فيما يتعلق بالجوانب الأساسية لبناء الشبكات في نطاق FR3 بالإضافة إلى التنفيذ المحدد لمنصة أبحاث Pi-Radio الفريدة من نوعها لتنقل الترددات للمستقبل. الشبكات اللاسلكية. (تم نشر كلا الورقتين في مجلات IEEE).

يقول رانجان: “إذا كان لديك قفز التردد، فهذا يعني أنه يمكنك الحصول على أنظمة قادرة على مقاومة الانسداد”. “ولكن حتى، من المحتمل، إذا تمت مهاجمتها أو اختراقها بأي طريقة أخرى، فقد يؤدي ذلك في الواقع إلى فتح نوع جديد من البعد الذي لم يكن لدينا عادة في البنية التحتية الخلوية.” وبعبارة أخرى، يمكن أن يؤدي التنقل الترددي الذي يتطلبه FR3 للاتصالات اللاسلكية إلى تقديم طبقة من الحماية من الاختراق والتي من المحتمل أن تعزز الشبكة بأكملها.

تكملة، وليس استبدال

فريق بي راديوومع ذلك، يشدد على أن FR3 لن يحل محل أو يحل محل قطاعات جديدة أخرى من الطيف اللاسلكي. هناك، على سبيل المثال، عمليات نشر للموجات المليمترية 5G جارية بالفعل اليوم والتي ستتوسع بلا شك في النطاق والأداء في مستقبل 6G. ومع ذلك، فإن الطرق التي توسع بها FR3 استخدام طيف 5G و6G في المستقبل هي فصل غير مكتوب تمامًا: ما إذا كان FR3 كنطاق طيف لاسلكي يتلاشى، أو ينطلق، أو يجد مكانًا مريحًا في مكان ما بينهما يعتمد جزئيًا على كيفية بحثه وتطويره. الآن، كما يقول فريق Pi-Radio.