Gelombang milimeter(mmWave) ialah jalur spektrum elektromagnet dengan panjang gelombang antara 10mm (30 GHz) dan 1mm (300 GHz).Ia dirujuk sebagai jalur frekuensi sangat tinggi (EHF) oleh Kesatuan Telekomunikasi Antarabangsa (ITU).Gelombang milimeter terletak di antara gelombang mikro dan gelombang inframerah dalam spektrum dan boleh digunakan untuk pelbagai aplikasi komunikasi wayarles berkelajuan tinggi, seperti pautan backhaul point-to-point.
Aliran makro mempercepatkan pertumbuhan data
Dengan peningkatan permintaan global untuk data dan ketersambungan, jalur frekuensi yang digunakan pada masa ini untuk komunikasi tanpa wayar telah menjadi semakin sesak, mendorong permintaan untuk mengakses lebar jalur frekuensi yang lebih tinggi dalam spektrum gelombang milimeter.Banyak aliran makro telah mempercepatkan permintaan untuk kapasiti dan kelajuan data yang lebih besar.
1. Jumlah dan jenis data yang dijana dan diproses oleh data besar meningkat secara eksponen setiap hari.Dunia bergantung pada penghantaran berkelajuan tinggi sejumlah besar data pada peranti yang tidak terkira banyaknya setiap saat.Pada tahun 2020, setiap orang menjana 1.7 MB data sesaat.(Sumber: IBM).Pada awal tahun 2020, volum data global dianggarkan sebanyak 44ZB (World Economic Forum).Menjelang 2025, penciptaan data global dijangka mencapai lebih 175 ZB.Dalam erti kata lain, menyimpan sejumlah besar data memerlukan 12.5 bilion pemacu keras terbesar hari ini.(Perbadanan Data Antarabangsa)
Menurut anggaran Pertubuhan Bangsa-Bangsa Bersatu, 2007 adalah tahun pertama di mana penduduk bandar melebihi penduduk luar bandar.Trend ini masih berterusan, dan dijangka menjelang 2050, lebih daripada dua pertiga penduduk dunia akan tinggal di kawasan bandar.Ini telah membawa tekanan yang semakin meningkat ke atas infrastruktur telekomunikasi dan data di kawasan berpenduduk padat ini.
3. Krisis dan ketidakstabilan global yang berbilang kutub, daripada pandemik kepada kemelut politik dan konflik, bermakna negara-negara semakin bersemangat untuk membangunkan keupayaan kedaulatan mereka untuk mengurangkan risiko ketidakstabilan global.Kerajaan di seluruh dunia berharap dapat mengurangkan pergantungan mereka kepada import dari wilayah lain dan menyokong pembangunan produk domestik, teknologi dan infrastruktur.
4. Dengan usaha dunia untuk mengurangkan pelepasan karbon, teknologi membuka peluang baharu untuk meminimumkan perjalanan karbon tinggi.Hari ini, mesyuarat dan persidangan biasanya diadakan dalam talian.Malah prosedur perubatan boleh dilaksanakan dari jauh tanpa memerlukan pakar bedah untuk datang ke bilik pembedahan.Hanya aliran data kependaman rendah yang sangat pantas, boleh dipercayai dan tanpa gangguan boleh mencapai operasi yang tepat ini.
Faktor makro ini mendorong orang ramai untuk mengumpul, menghantar dan memproses lebih banyak data secara global, dan juga memerlukan penghantaran pada kelajuan yang lebih tinggi dan dengan kependaman yang minimum.
Apakah peranan yang boleh dimainkan oleh gelombang milimeter?
Spektrum gelombang milimeter menyediakan spektrum berterusan yang luas, membolehkan penghantaran data yang lebih tinggi.Pada masa ini, frekuensi gelombang mikro yang digunakan untuk kebanyakan komunikasi tanpa wayar menjadi sesak dan tersebar, terutamanya dengan beberapa lebar jalur khusus untuk jabatan tertentu seperti pertahanan, aeroangkasa dan komunikasi kecemasan.
Apabila anda menggerakkan spektrum ke atas, bahagian spektrum tanpa gangguan yang tersedia akan menjadi lebih besar dan bahagian yang dikekalkan akan menjadi kurang.Meningkatkan julat frekuensi secara berkesan meningkatkan saiz "talian paip" yang boleh digunakan untuk menghantar data, dengan itu mencapai aliran data yang lebih besar.Oleh kerana jalur lebar saluran gelombang milimeter yang lebih besar, skim modulasi yang kurang kompleks boleh digunakan untuk menghantar data, yang boleh membawa kepada sistem dengan kependaman yang jauh lebih rendah.
Apakah cabarannya?
Terdapat cabaran yang berkaitan dalam meningkatkan spektrum.Komponen dan semikonduktor yang diperlukan untuk menghantar dan menerima isyarat pada gelombang milimeter lebih sukar untuk dihasilkan – dan terdapat lebih sedikit proses yang tersedia.Pembuatan komponen gelombang milimeter juga lebih sukar kerana ia jauh lebih kecil, memerlukan toleransi pemasangan yang lebih tinggi dan reka bentuk yang teliti bagi sambungan dan rongga untuk mengurangkan kehilangan dan mengelakkan ayunan.
Penyebaran adalah salah satu cabaran utama yang dihadapi oleh isyarat gelombang milimeter.Pada frekuensi yang lebih tinggi, isyarat lebih cenderung untuk disekat atau dikurangkan oleh objek fizikal seperti dinding, pokok dan bangunan.Di kawasan bangunan, ini bermakna penerima gelombang milimeter perlu diletakkan di luar bangunan untuk menyebarkan isyarat secara dalaman.Untuk komunikasi jarak jauh dan satelit ke darat, penguatan kuasa yang lebih besar diperlukan untuk menghantar isyarat pada jarak yang jauh.Di darat, jarak antara pautan titik ke titik tidak boleh melebihi 1 hingga 5 kilometer, berbanding jarak yang lebih besar yang boleh dicapai oleh rangkaian frekuensi rendah.
Ini bermakna, sebagai contoh, di kawasan luar bandar, lebih banyak stesen pangkalan dan antena diperlukan untuk menghantar isyarat gelombang milimeter pada jarak yang jauh.Memasang infrastruktur tambahan ini memerlukan lebih banyak masa dan kos.Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, penggunaan buruj satelit telah cuba menyelesaikan masalah ini, dan buruj satelit ini sekali lagi mengambil gelombang milimeter sebagai teras seni bina mereka.
Di manakah penggunaan terbaik untuk gelombang milimeter?
Jarak perambatan gelombang milimeter yang pendek menjadikannya sangat sesuai untuk digunakan di kawasan bandar berpenduduk padat dengan trafik data yang tinggi.Alternatif kepada rangkaian wayarles ialah rangkaian gentian optik.Di kawasan bandar, penggalian jalan untuk memasang gentian optik baharu adalah sangat mahal, merosakkan dan memakan masa.Sebaliknya, sambungan gelombang milimeter boleh diwujudkan dengan cekap dengan kos gangguan yang minimum dalam masa beberapa hari.
Kadar data yang dicapai oleh isyarat gelombang milimeter adalah setanding dengan gentian optik, sambil memberikan kependaman yang lebih rendah.Apabila anda memerlukan aliran maklumat yang sangat pantas dan kependaman yang minimum, pautan wayarles ialah pilihan pertama – itulah sebabnya ia digunakan dalam bursa saham di mana kependaman milisaat boleh menjadi kritikal.
Di kawasan luar bandar, kos pemasangan kabel gentian optik selalunya mahal kerana jarak yang terlibat.Seperti yang dinyatakan di atas, rangkaian menara gelombang milimeter juga memerlukan pelaburan infrastruktur yang ketara.Penyelesaian yang dikemukakan di sini ialah menggunakan satelit orbit Bumi rendah (LEO) atau satelit pseudo altitud tinggi (HAPS) untuk menyambung data ke kawasan terpencil.Rangkaian LEO dan HAPS bermakna tidak perlu memasang gentian optik atau membina rangkaian wayarles titik ke titik jarak dekat, sambil tetap menyediakan kadar data yang sangat baik.Komunikasi satelit telah pun menggunakan isyarat gelombang milimeter, biasanya di hujung spektrum yang rendah – jalur frekuensi Ka (27-31GHz).Terdapat ruang untuk berkembang kepada frekuensi yang lebih tinggi, seperti jalur frekuensi Q/V dan E, terutamanya stesen pemulangan untuk data ke bumi.
Pasaran pulangan telekomunikasi berada di kedudukan utama dalam peralihan daripada gelombang mikro kepada frekuensi gelombang milimeter.Ini didorong oleh lonjakan dalam peranti pengguna (peranti pegang tangan, komputer riba, dan Internet of Things (IoT)) sepanjang dekad yang lalu, yang telah mempercepatkan permintaan untuk data yang lebih banyak dan lebih pantas.
Kini, pengendali satelit berharap untuk mengikuti contoh syarikat telekomunikasi dan mengembangkan penggunaan gelombang milimeter dalam sistem LEO dan HAPS.Sebelum ini, satelit orbit khatulistiwa geopegun tradisional (GEO) dan orbit Bumi sederhana (MEO) terlalu jauh dari Bumi untuk mewujudkan pautan komunikasi pengguna pada frekuensi gelombang milimeter.Walau bagaimanapun, pengembangan satelit LEO kini memungkinkan untuk mewujudkan pautan gelombang milimeter dan mencipta rangkaian berkapasiti tinggi yang diperlukan di seluruh dunia.
Industri lain juga mempunyai potensi besar untuk menggunakan teknologi gelombang milimeter.Dalam industri automotif, kenderaan autonomi memerlukan sambungan berkelajuan tinggi yang berterusan dan rangkaian data kependaman rendah untuk beroperasi dengan selamat.Dalam bidang perubatan, aliran data yang sangat pantas dan boleh dipercayai akan diperlukan untuk membolehkan pakar bedah yang terletak dari jauh untuk melaksanakan prosedur perubatan yang tepat.
Sepuluh Tahun Inovasi Gelombang Milimeter
Filtronic ialah pakar teknologi komunikasi gelombang milimeter terkemuka di UK.Kami adalah salah satu daripada beberapa syarikat di UK yang boleh mereka bentuk dan mengeluarkan komponen komunikasi gelombang milimeter maju secara besar-besaran.Kami mempunyai jurutera RF dalaman (termasuk pakar gelombang milimeter) yang diperlukan untuk mengkonseptualisasikan, mereka bentuk dan membangunkan teknologi gelombang milimeter baharu.
Dalam dekad yang lalu, kami telah bekerjasama dengan syarikat telekomunikasi mudah alih terkemuka untuk membangunkan satu siri transceiver gelombang mikro dan milimeter, penguat kuasa dan subsistem untuk rangkaian backhaul.Produk terbaru kami beroperasi dalam E-band, yang menyediakan penyelesaian berpotensi untuk pautan penyuap kapasiti ultra tinggi dalam komunikasi satelit.Sepanjang dekad yang lalu, ia telah diselaraskan dan diperbaiki secara beransur-ansur, mengurangkan berat dan kos, meningkatkan prestasi, dan menambah baik proses pembuatan untuk meningkatkan pengeluaran.Syarikat satelit kini boleh mengelakkan ujian dan pembangunan dalaman selama bertahun-tahun dengan mengguna pakai teknologi penggunaan angkasa lepas yang terbukti ini.
Kami komited pada barisan hadapan dalam inovasi, mencipta teknologi secara dalaman dan bersama-sama membangunkan proses pembuatan besar-besaran dalaman.Kami sentiasa memimpin pasaran dalam inovasi untuk memastikan teknologi kami bersedia untuk digunakan kerana agensi kawal selia membuka jalur frekuensi baharu.
Kami sedang membangunkan teknologi jalur-W dan jalur-D untuk mengatasi kesesakan dan trafik data yang lebih besar dalam jalur-E pada tahun-tahun akan datang.Kami bekerjasama dengan pelanggan industri untuk membantu mereka membina kelebihan daya saing melalui hasil marginal apabila jalur frekuensi baharu dibuka.
Apakah langkah seterusnya untuk gelombang milimeter?
Kadar penggunaan data hanya akan berkembang dalam satu arah, dan teknologi yang bergantung pada data juga sentiasa bertambah baik.Realiti diperkukuh telah tiba, dan peranti IoT semakin popular di mana-mana.Selain aplikasi domestik, segala-galanya daripada proses perindustrian utama kepada medan minyak dan gas serta loji kuasa nuklear sedang beralih ke arah teknologi IoT untuk pemantauan jarak jauh – mengurangkan keperluan untuk campur tangan manual apabila mengendalikan kemudahan kompleks ini.Kejayaan ini dan kemajuan teknologi lain akan bergantung pada kebolehpercayaan, kelajuan dan kualiti rangkaian data yang menyokongnya – dan gelombang milimeter menyediakan kapasiti yang diperlukan.
Gelombang milimeter tidak mengurangkan kepentingan frekuensi di bawah 6GHz dalam bidang komunikasi tanpa wayar.Sebaliknya, ia adalah tambahan penting kepada spektrum, membolehkan aplikasi berbeza berjaya dihantar, terutamanya yang memerlukan paket data yang besar, kependaman rendah dan kepadatan sambungan yang lebih tinggi.
Kes menggunakan gelombang milimeter untuk mencapai jangkaan dan peluang teknologi berkaitan data baharu adalah meyakinkan.Tetapi ada juga cabaran.
Peraturan adalah satu cabaran.Adalah mustahil untuk memasuki jalur frekuensi gelombang milimeter yang lebih tinggi sehingga pihak berkuasa kawal selia mengeluarkan lesen untuk aplikasi tertentu.Namun begitu, ramalan pertumbuhan eksponen permintaan bermakna pengawal selia berada di bawah tekanan yang semakin meningkat untuk mengeluarkan lebih banyak spektrum bagi mengelakkan kesesakan dan gangguan.Perkongsian spektrum antara aplikasi pasif dan aplikasi aktif seperti satelit meteorologi juga memerlukan perbincangan penting mengenai aplikasi komersial, yang akan membolehkan jalur frekuensi yang lebih luas dan spektrum yang lebih berterusan tanpa beralih ke frekuensi Hz Asia Pasifik.
Apabila mengambil kesempatan daripada peluang yang disediakan oleh lebar jalur baharu, adalah penting untuk mempunyai teknologi yang sesuai untuk mempromosikan komunikasi frekuensi yang lebih tinggi.Itulah sebabnya Filtronic sedang membangunkan teknologi W-band dan D-band untuk masa hadapan.Inilah sebabnya mengapa kami bekerjasama dengan universiti, kerajaan dan industri untuk menggalakkan pembangunan kemahiran dan pengetahuan dalam bidang yang diperlukan untuk memenuhi keperluan teknologi wayarles masa hadapan.Jika UK mahu menerajui pembangunan rangkaian komunikasi data global masa hadapan, ia perlu menyalurkan pelaburan kerajaan ke dalam bidang teknologi RF yang betul.
Sebagai rakan kongsi dalam akademik, kerajaan dan industri, Filtronic memainkan peranan utama dalam membangunkan teknologi komunikasi termaju yang perlu menyediakan fungsi dan kemungkinan baharu dalam dunia yang memerlukan data semakin meningkat.
Masa siaran: Apr-27-2023
