Millimeter golf(mmWave) is die elektromagnetiese spektrumband met 'n golflengte tussen 10mm (30 GHz) en 1mm (300 GHz).Dit word deur die Internasionale Telekommunikasie Unie (ITU) na verwys as die uiters hoë frekwensie (EHF) band.Millimetergolwe is tussen mikrogolf- en infrarooigolwe in die spektrum geleë en kan gebruik word vir verskeie hoëspoed draadlose kommunikasietoepassings, soos punt-tot-punt terughaulskakels.
Makro-tendense versnel datagroei
Met die toenemende wêreldwye vraag na data en konnektiwiteit, het die frekwensiebande wat tans vir draadlose kommunikasie gebruik word, toenemend oorvol geraak, wat die vraag na toegang tot hoër frekwensiebandwydte binne die millimetergolfspektrum dryf.Baie makro-tendense het die vraag na groter datakapasiteit en spoed versnel.
1. Die hoeveelheid en tipes data wat deur groot data gegenereer en verwerk word, neem elke dag eksponensieel toe.Die wêreld maak staat op hoëspoedoordrag van groot hoeveelhede data op ontelbare toestelle elke sekonde.In 2020 het elke persoon 1,7 MB data per sekonde gegenereer.(Bron: IBM).Aan die begin van 2020 is die globale datavolume geskat op 44ZB (World Economic Forum).Teen 2025 word verwag dat globale dataskepping meer as 175 ZB sal bereik.Met ander woorde, om so 'n groot hoeveelheid data te stoor, verg 12,5 miljard van vandag se grootste hardeskywe.(International Data Corporation)
Volgens ramings van die Verenigde Nasies was 2007 die eerste jaar waarin die stedelike bevolking die landelike bevolking oorskry het.Hierdie neiging is steeds aan die gang, en daar word verwag dat teen 2050 meer as twee derdes van die wêreld se bevolking in stedelike gebiede sal woon.Dit het toenemende druk op telekommunikasie en data-infrastruktuur in hierdie digbevolkte gebiede gebring.
3. Die multipolêre globale krisis en onstabiliteit, van pandemies tot politieke onrus en konflikte, beteken dat lande toenemend gretig is om hul soewereine vermoëns te ontwikkel om die risiko's van globale onstabiliteit te versag.Regerings regoor die wêreld hoop om hul afhanklikheid van invoer uit ander streke te verminder en die ontwikkeling van binnelandse produkte, tegnologie en infrastruktuur te ondersteun.
4. Met die wêreld se pogings om koolstofvrystellings te verminder, is tegnologie besig om nuwe geleenthede te skep om hoë-koolstofreise te verminder.Vandag word vergaderings en konferensies gewoonlik aanlyn gehou.Selfs mediese prosedures kan op afstand uitgevoer word sonder dat chirurge na die operasiesaal moet kom.Slegs ultra vinnige, betroubare en ononderbroke lae latensie datastrome kan hierdie presiese operasie bereik.
Hierdie makrofaktore spoor mense aan om meer en meer data wêreldwyd in te samel, uit te stuur en te verwerk, en vereis ook oordrag teen hoër spoed en met minimale latensie.
Watter rol kan millimetergolwe speel?
Die millimetergolfspektrum bied 'n wye aaneenlopende spektrum, wat hoër data-oordrag moontlik maak.Tans word die mikrogolffrekwensies wat vir meeste draadlose kommunikasie gebruik word, besig om oorvol en verspreid te raak, veral met verskeie bandwydtes wat aan spesifieke departemente soos verdediging, lugvaart en noodkommunikasie toegewy is.
Wanneer jy die spektrum opskuif, sal die beskikbare ononderbroke spektrumgedeelte baie groter wees en die behoue gedeelte sal minder wees.Die verhoging van die frekwensiereeks verhoog effektief die grootte van die "pyplyn" wat gebruik kan word om data oor te dra en sodoende groter datastrome te bereik.As gevolg van die veel groter kanaalbandwydte van millimetergolwe, kan minder komplekse modulasieskemas gebruik word om data oor te dra, wat kan lei tot stelsels met baie laer latensie.
Wat is die uitdagings?
Daar is verwante uitdagings in die verbetering van die spektrum.Die komponente en halfgeleiers wat nodig is om seine op millimetergolwe te stuur en te ontvang, is moeiliker om te vervaardig – en daar is minder beskikbare prosesse.Die vervaardiging van millimetergolfkomponente is ook moeiliker omdat hulle baie kleiner is, wat hoër samestellingstoleransies en noukeurige ontwerp van onderlinge verbindings en holtes vereis om verliese te verminder en ossillasies te vermy.
Voortplanting is een van die hoofuitdagings wat millimetergolfseine in die gesig staar.By hoër frekwensies is seine meer geneig om geblokkeer of verminder te word deur fisiese voorwerpe soos mure, bome en geboue.In die bouarea beteken dit dat die millimetergolfontvanger buite die gebou geleë moet wees om die sein intern te versprei.Vir backhaul en satelliet-tot-grond-kommunikasie is groter kragversterking nodig om seine oor lang afstande uit te stuur.Op die grond kan die afstand tussen punt-tot-punt-skakels nie 1 tot 5 kilometer oorskry nie, eerder as die groter afstand wat laefrekwensienetwerke kan bereik.
Dit beteken, byvoorbeeld, in landelike gebiede is meer basisstasies en antennas nodig om millimetergolfseine oor lang afstande uit te stuur.Die installering van hierdie bykomende infrastruktuur verg meer tyd en koste.In onlangse jare het die ontplooiing van satellietkonstellasies probeer om hierdie probleem op te los, en hierdie satellietkonstellasies neem weer eens millimetergolf as die kern van hul argitektuur.
Waar is die beste ontplooiing vir millimetergolwe?
Die kort voortplantingsafstand van millimetergolwe maak hulle baie geskik vir ontplooiing in digbevolkte stedelike gebiede met hoë dataverkeer.Die alternatief vir draadlose netwerke is optieseveselnetwerke.In stedelike gebiede is die uitgrawe van paaie om nuwe optiese vesels te installeer uiters duur, vernietigend en tydrowend.Inteendeel, millimetergolfverbindings kan binne 'n paar dae doeltreffend tot stand gebring word met minimale onderbrekingskoste.
Die datatempo wat deur millimetergolfseine bereik word, is vergelykbaar met dié van optiese vesels, terwyl dit laer latensie verskaf.Wanneer jy baie vinnige inligtingvloei en minimale latency benodig, is draadlose skakels die eerste keuse – dis hoekom hulle in aandelebeurse gebruik word waar millisekonde-vertraging van kritieke belang kan wees.
In landelike gebiede is die koste van die installering van optieseveselkabels dikwels onbetaalbaar weens die afstand wat betrokke is.Soos hierbo genoem, vereis millimetergolftoringnetwerke ook aansienlike infrastruktuurinvestering.Die oplossing wat hier aangebied word, is om lae Aarde-baan (LEO)-satelliete of hoë-hoogte-pseudo-satelliete (HAPS) te gebruik om data aan afgeleë gebiede te koppel.LEO- en HAPS-netwerke beteken dat dit nie nodig is om optiesevesel te installeer of kortafstand-punt-tot-punt draadlose netwerke te bou nie, terwyl dit steeds uitstekende datatempo verskaf.Satellietkommunikasie het reeds millimetergolfseine gebruik, gewoonlik in die lae kant van die spektrum – Ka-frekwensieband (27-31GHz).Daar is ruimte om uit te brei na hoër frekwensies, soos die Q/V- en E-frekwensiebande, veral die terugvoerstasie vir data na die grond.
Die telekommunikasie-terugsendingmark is in 'n leidende posisie in die oorgang van mikrogolf- na millimetergolffrekwensies.Dit word aangedryf deur die toename in verbruikerstoestelle (handtoestelle, skootrekenaars en die Internet van Dinge (IoT)) oor die afgelope dekade, wat die vraag na meer en vinniger data versnel het.
Nou hoop satellietoperateurs om die voorbeeld van telekommunikasiemaatskappye te volg en die gebruik van millimetergolwe in LEO- en HAPS-stelsels uit te brei.Voorheen was tradisionele geostasionêre ekwatoriale wentelbaan (GEO) en medium Aarde wentelbaan (MEO) satelliete te ver van die aarde af om verbruikerskommunikasieskakels by millimetergolffrekwensies te vestig.Die uitbreiding van LEO-satelliete maak dit egter nou moontlik om millimetergolfskakels te vestig en die hoëkapasiteitnetwerke te skep wat wêreldwyd benodig word.
Ander nywerhede het ook groot potensiaal om millimetergolftegnologie te benut.In die motorbedryf benodig outonome voertuie deurlopende hoëspoedverbindings en datanetwerke met lae latensie om veilig te werk.In die mediese veld sal ultravinnige en betroubare datastrome nodig wees om chirurge wat op afstand geleë is in staat te stel om presiese mediese prosedures uit te voer.
Tien jaar van millimetergolf-innovasie
Filtronic is 'n toonaangewende kenner van millimetergolfkommunikasietegnologie in die Verenigde Koninkryk.Ons is een van die min maatskappye in die VK wat gevorderde millimetergolfkommunikasiekomponente op groot skaal kan ontwerp en vervaardig.Ons het interne RF-ingenieurs (insluitend millimetergolfkundiges) wat nodig is om nuwe millimetergolftegnologieë te konseptualiseer, ontwerp en ontwikkel.
In die afgelope dekade het ons met toonaangewende mobiele telekommunikasiemaatskappye saamgewerk om 'n reeks mikrogolf- en millimetergolfontvangers, kragversterkers en substelsels vir terugvoernetwerke te ontwikkel.Ons nuutste produk werk in die E-band, wat 'n potensiële oplossing bied vir ultrahoë kapasiteit toevoerskakels in satellietkommunikasie.Oor die afgelope dekade is dit geleidelik aangepas en verbeter, wat gewig en koste verminder, werkverrigting verbeter en vervaardigingsprosesse verbeter om produksie te verhoog.Satellietmaatskappye kan nou jare se interne toetsing en ontwikkeling vermy deur hierdie bewese ruimteontplooiingstegnologie aan te neem.
Ons is verbind tot die voorpunt van innovasie, die skep van tegnologie intern en die gesamentlike ontwikkeling van interne massavervaardigingsprosesse.Ons lei altyd die mark in innovasie om te verseker dat ons tegnologie gereed is vir ontplooiing namate regulatoriese agentskappe nuwe frekwensiebande oopmaak.
Ons ontwikkel reeds W-band- en D-band-tegnologieë om opeenhoping en groter dataverkeer in die E-band in die komende jare te hanteer.Ons werk saam met kliënte in die industrie om hulle te help om mededingende voordeel te bou deur middel van marginale inkomste wanneer nuwe frekwensiebande oop is.
Wat is die volgende stap vir millimetergolwe?
Die benuttingskoers van data sal net in een rigting ontwikkel, en die tegnologie wat op data staatmaak, verbeter ook voortdurend.Vergrote werklikheid het aangebreek, en IoT-toestelle word alomteenwoordig.Benewens huishoudelike toepassings, verskuif alles van groot industriële prosesse tot olie- en gasvelde en kernkragsentrales na IoT-tegnologie vir afstandmonitering – wat die behoefte aan handmatige ingryping verminder wanneer hierdie komplekse fasiliteite bedryf word.Die sukses van hierdie en ander tegnologiese vooruitgang sal afhang van die betroubaarheid, spoed en kwaliteit van die datanetwerke wat hulle ondersteun – en millimetergolwe verskaf die vereiste kapasiteit.
Millimetergolwe het nie die belangrikheid van frekwensies onder 6GHz in die veld van draadlose kommunikasie verminder nie.Inteendeel, dit is 'n belangrike aanvulling tot die spektrum, wat dit moontlik maak om verskillende toepassings suksesvol af te lewer, veral dié wat groot datapakkies, lae latensie en hoër verbindingsdigtheid vereis.
Die geval van die gebruik van millimetergolwe om die verwagtinge en geleenthede van nuwe dataverwante tegnologieë te bereik, is oortuigend.Maar daar is ook uitdagings.
Regulering is 'n uitdaging.Dit is onmoontlik om die hoër millimetergolffrekwensieband te betree totdat regulatoriese owerhede lisensies vir spesifieke toepassings uitreik.Nietemin beteken die voorspelde eksponensiële groei van vraag dat reguleerders onder toenemende druk is om meer spektrum vry te stel om opeenhoping en inmenging te vermy.Die deel van spektrum tussen passiewe toepassings en aktiewe toepassings soos meteorologiese satelliete vereis ook belangrike besprekings oor kommersiële toepassings, wat wyer frekwensiebande en meer aaneenlopende spektrum sal toelaat sonder om na die Asië-Stille Oseaan Hz-frekwensie te beweeg.
Wanneer jy voordeel trek uit die geleenthede wat nuwe bandwydte bied, is dit belangrik om toepaslike tegnologie te hê om hoërfrekwensie kommunikasie te bevorder.Dit is hoekom Filtronic W-band- en D-band-tegnologieë vir die toekoms ontwikkel.Dit is ook hoekom ons met universiteite, regerings en nywerhede saamwerk om die ontwikkeling van vaardighede en kennis te bevorder in die velde wat nodig is om in toekomstige draadlose tegnologiebehoeftes te voorsien.As die VK die voortou wil neem in die ontwikkeling van toekomstige globale datakommunikasienetwerke, moet dit regeringsinvestering kanaliseer na die regte areas van RF-tegnologie.
As 'n vennoot in die akademie, regering en nywerheid, speel Filtronic 'n leidende rol in die ontwikkeling van gevorderde kommunikasietegnologieë wat nuwe funksionaliteite en moontlikhede moet verskaf in 'n wêreld waar data toenemend benodig word.
Postyd: 27-Apr-2023
