Představte si internetové spojení, které je rychlé jako blesk a současně úžasně spolehlivé, včetně míst přeplněných lidmi. Není to vize vzdálené budoucnosti, ale rychle se přibližující realita, na které se podle všeho budou významně podílet terahertzové technologie. Na obzoru se rýsuje nová generace sítí – 6G, která promění bezdrátovou komunikaci.
Intenzivně na tom se svými kolegy pracuje i Ranjan Singh z americké University of Notre Dame v Indianě. Nedávno vyvinuli křemíkový terahertzový čip, který umožňuje topologické „tvarování paprsku“ (topological beamformer chip). Dokáže formovat terahertzové vlny do směrovaných paprsků.
Pro připravované 6G sítě, které by se měly objevit kolem roku 2030, jsou terahertzové frekvence klíčové. Radiové frekvence jsou stále více zaplněné. Terahertzové vlny představují řešení, které využívá doposud relativně prázdnou oblast elektromagnetického spektra mezi mikrovlnami a infračerveným zářením. Jde o frekvence, kterou jsou podstatně vyšší než rádiové a mohou tudíž přenášet ohromná množství dat.
Nový čip Singhova týmu přijímá terahertzový signál z jednoho zdroje. Rozděluje ho do 54 dílčích signálů, které jsou naváděny 184 nepatrnými kanály. Každý paprsek generovaný tímto čipem může chrlit a také přijímat data rychlostí 40 až 72 gigabitů za sekundu. To je mnohonásobně rychleji než u 5G sítí.
Singh a spol. navrhli zmíněný čip s pomocí umělé inteligence. Vznikl tvar podobný geometrii včelí plástve. Uspořádání kanálků dovoluje pracovat s výkonnými paprsky pro přenos dat, které pokrývají celý prostor (360 stupňů) kolem terahertzového čipu. Díky tomu bude možné, aby chytré telefony a další bezdrátová zařízení mohla komunikovat vysokou rychlostí z kteréhokoliv směru vůči Wi-Fi routeru nebo podobnému komunikačnímu uzlu.
Terahertzové vlny mají obecně kratší dosah než signály o nižších frekvencích, jaké se používají ve 4G a 5G sítích. Čip formující terahertzové paprsky to řeší přesným směrováním vysokoenergetických signálů tak, aby dosáhly místa určení bez podstatné degradace signálu. Značným přínosem takové technologie je i omezení interferencí, které dnes vznikají při používání miliard bezdrátových zařízení.
Pokud se takové terahertzové čipy rozšíří, mohlo by to mít značný dopad na každodenní život. S takovou technologií bude možné stáhnout ultra HD 4K film za pár sekund, zatímco dnešní špičkové Wi-Fi sítě to zvládnou přinejmenším za několik minut. Znamenalo by to ohromující zážitky virtuální či rozšířené reality bez znatelné časové prodlevy nebo holografickou komunikaci v reálném čase. V dohledné budoucnosti se rýsují velké věci.
Video: Terahertz Days: The role of Directional Terahertz Communications in the 6G era
Literatura
Převratné terahertzové mikročipy nabízejí nový pohled skrz hmotu
Autor: Stanislav Mihulka (16.02.2017)
Přenos dat přes terahertzový multiplexor povede k ultrarychlým sítím
Autor: Stanislav Mihulka (16.08.2017)
Inženýři MIT vyvinuli rychlejší, citlivější a levnou terahertzovou kameru
Autor: Stanislav Mihulka (09.11.2022)
Diskuze:
Modulovaná LED dioda
Vojtěch Běhunčík,2024-09-13 19:49:47
zajisté vyřeší tento problém.
Frekvence 600 THz odpovídá zelenému světlu (500 nm), 300 THz (1000 nm) je za červeným koncem viditelného spektra (IR záření) - a IR ovladače se už řadu let používají. Akorát ten dosah s diodou nebo mikročipem nic moc.
Dosah se dá vylepšit výkonem: Mámořní maják je viditelný na desítku kilometrů a lodní reflektor vysílající morseovku na stovky metrů.
A také můžete světlo odrážet zrcadly.
Takže terahertzová komunikace už tady byla i za starých Řeků: signální ohně.
stahování
Ludvík Urban,2024-09-11 09:29:21
Než se ty hádanice o stahování rozproudí:
Tato technologie je jen jiný druh technologie pro wifi.
Bude to dobré v bytě, posluchárně, kanceláři a podzemí, protože to snadno prostrčíte skrz železobeton.
Nebude to snadno použitelné ani pro sítě mobilních operátorú (vadí tomu voda ve vzduchu) ani pro kabely. Natož ty, co vedou přes moře...
Re: stahování
D@1imi1 Hrušk@,2024-09-11 09:32:48
Proč se v článku píše o 6G, pokud to není vhodné pro sítě mobilních operátorů?
Re: Re: stahování
F M,2024-09-12 01:42:32
Co jsem viděl tak je to směrováno do budoucna, jako že krůček k 6G. Podle popisu to zatím opravdu vypadá (toto konkrétně) tak na další/lepší verzi WiFi, 4 obsloužené zařízení, asi krátký dosah. Mělo by být v atmosféře nějaké okno s nižším útlumem/lepším signálem v těch frekvencích, tak možná časem návazné práce. Má jít konkrétně o 300GHz, terahertzové pásmo obecně udávají v rozsahu 0,1-10 THz.
Nejlepší co jsem našel, kousek náhledu: https://www.researchgate.net/publication/383120411_On-chip_topological_beamformer_for_multi-link_terahertz_6G_to_XG_wireless
K cemu to je dobre v praxi?
Zdenek Mazanec,2024-09-10 14:28:04
K cemu je dobre stahnout film v super truper ultra rozliseni za par sekund? Dneska se filmy hlavne streamuji, na to staci mnohem pomalejsi kanal. Kdo jeste nekam stahuje takovato videa? Navic, od vysokych rozliseni se ustupuje, 4k streamy mizi jeden za druhym, nikdo tu kvalitu nechce platit.
Co na to taky fyzika? Tera HZ bude mit utlum jako blazen, dosah bude malicky. Cim se budou krmit pristupove body takove technologie? Jak to bude zvladat pohyb zarizeni pokud se signal smeruje? Jakou rychlost pohybu ciloveho zarizeni "to jeste da"?
Re: K cemu to je dobre v praxi?
Petr Slachta,2024-09-10 16:16:38
Stejná otázka byla na začátku 90.let, k čemu je dobrá větší paměť než 640kb.
Větší rychlost je vždycky dobrá. I když chápu, že pro mnoho aplikací je určitá mez již dostačující.
Re: K cemu to je dobre v praxi?
Vojtěch Kocián,2024-09-10 16:18:24
Stahují se třeba hry a jejich aktualizace. Některé kousky už se blíží 500 GB a v roce 2030 to bude ještě mnohem víc. Taky je možné nechat si herní obsah streamovat ze serveru, když nechcete kupovat počítač, který hru utáhne v požadované kvalitě. Na to není třeba extrémní rychlost, ale extrémně rychlá odezva na vstup je žádoucí. Pak jsou tu zálohovací služby a soukromá zálohovací řešení. Ne vždy je potřeba pracovat najednou se stovkami GB, ale občas se hodí rychle stáhnout nebo uploadovat pár TB.
Technická omezení bude samozřejmě nutné překonat, ale to bych zatím nechal na výzkumnících a implementátorech v průmyslu.
Re: Re: K cemu to je dobre v praxi?
Daromir Boran,2024-09-10 18:25:38
Hry o ktorych hovoris nebude nikto tahat cez mobilnu siet.
Re: Re: Re: K cemu to je dobre v praxi?
Vojtěch Kocián,2024-09-11 06:55:32
Ve větších městech asi ne, ale ne do každé vesnice vede optický kabel. Většinou se tam internet rozvádí po prastarých metalických drátech, to tam zůstaly z doby pevných linek nebo vzduchem pomocí WiFi a právě mobilní sítě, která je v 5G variantě vůči WiFi konkurenceschopná rychlostí i cenově.
Re: Re: Re: Re: K cemu to je dobre v praxi?
F M,2024-09-12 01:26:51
Ano hurá, již cca 2 roky máme metaliku, po 8Mb (za dobrého počasí z) bezdrátu neskutečná rychlost. Pokud bych z doslechu neslyšel o optice, tak by v té větě ani nebyly stopy sarkazmu.
Re: Re: Re: Re: Re: K cemu to je dobre v praxi?
Vojtěch Kocián,2024-09-12 08:20:54
Já mám celkem spolehlivou WiFi 40 Mbit. Překvapivě dobře funguje i za deště, i když je v cestě pár stromů. Majitel svou síť průběžně vylepšuje a zvyšuje rychlost, takže jsem celkem spokojený, i když cena není nejnižší. Mobilní operátor mi nabízel totéž s 5G za stejnou cenu. Pár sousedů má přivedenou telefonní metaliku, co se tam tahala v 90. letech, ale internet přes to má jen jeden a rychlost je vysloveně tragická, protože ústředna je daleko.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: K cemu to je dobre v praxi?
F M,2024-09-12 09:45:08
Naštěstí u nás je ta metalika kratší tak ty rychlosti jsou kolem těch 40Mb s výhodami pevného, neomezeného připojení. To momentálně na normální využití internetu v domácnosti stačí, jen je třeba přemýšlet trochu dopředu když někdo chce stáhnout něco většího (třeba tu hru) to trvá třeba i přes půl dne. Problém je/byl, že u nás je k té optice opravdu daleko a poměrně slušná hustota lidí, takže nikdo nemůže fungovat jako "hotspot" tak jak se to dělá jinde. Takže dost kilometrů vzduchem na nějakou tu "ústřednu" a pak ještě, zase relativně daleko domů :-( . Popravdě dlouhou dobu byla, díky malé hustotě obyvatel a lepšímu signálu (i mobilnímu), lepší situace (tedy mnohem, ona je asi i teď) i v malinkých vesničkách v okolí.
Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni
