اتصالات الجيل السادس تيراهيرتز: التكنولوجيا الأساسية والقيمة
تهدف تقنية الجيل السادس (6G) إلى دعم معدلات نقل بيانات قصوى تصل إلى 1 تيرابت في الثانية. وهذا يعني أنها تحتاج إلى نطاقات تردد أوسع بكثير مما هو مستخدم حاليًا. 4G LTE or 5G. يجري البحث في مجال الاتصالات التيراهيرتزية (THz) (100+ جيجاهرتز) لتلبية هذا المطلب.
تستخدم تقنية الاتصالات بالتيراهيرتز الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق تردد التيراهيرتز (من 100 جيجاهرتز إلى 10 تيراهيرتز) كناقلات للاتصالات اللاسلكية. ونظرًا لما يتمتع به نطاق تردد التيراهيرتز من موارد طيفية ذات عرض نطاق ترددي فائق الاتساع، والتي يمكن استخدامها لدعم الاتصالات اللاسلكية فائقة السرعة، يُعتبر هذا النطاق بديلًا تقنيًا هامًا لواجهة الهواء، حيث يُتوقع أن تصل سرعة الاتصالات فيه إلى تيرابت في الثانية (Tbps) في شبكات الجيل السادس (6G) مستقبلًا. ومن المتوقع أن يُستخدم في تطبيقات متنوعة، مثل الاتصالات الهولوغرافية، والاتصالات متناهية الصغر، ونقل البيانات ذي السعة الفائقة، ونقل البيانات فائق السرعة لمسافات قصيرة.
في الوقت نفسه، يُعدّ استخدام خصائص النطاق الترددي الفائق لإشارات اتصالات التيراهيرتز لتنفيذ تحديد المواقع بدقة عالية وتصوير عالي الوضوح لمعدات الشبكة أو الأجهزة الطرفية، اتجاهًا واعدًا لتوسيع تطبيقات اتصالات التيراهيرتز. كما يُعدّ دمج المعلومات الطيفية الوفيرة وقدرات الاختبار غير المتلف لنطاق تردد التيراهيرتز مع تقنية اتصالات التيراهيرتز اتجاهًا رئيسيًا في مجال الاستشعار والاتصالات المتكاملة (ISAC).
سيناريوهات تطبيق الاتصالات التيراهيرتزية
فيما يتعلق بسيناريوهات تطبيقات الاتصالات التي تعمل بترددات تيراهيرتز، يتم تقسيمها عمومًا إلى ثلاثة أقسام رئيسية:
الاتصالات الأرضية
تتمتع موجات التيراهيرتز بنطاق واسع من الموارد، مما يُمكّنها من دعم معدلات نقل بيانات تصل إلى تيرابايت في الثانية، وهي مناسبة تمامًا للاتصالات اللاسلكية فائقة السرعة مع الأرض. تُطبّق هذه التقنية في سيناريوهات متنوعة، تشمل الاتصالات المجسمة، ومؤتمرات الفيديو عالية الجودة، والواقع المعزز/الواقع الافتراضي، وألعاب ثلاثية الأبعاد، والوصول اللاسلكي الثابت، والربط اللاسلكي، ومراكز البيانات اللاسلكية، وتنزيلات الأكشاك.
الاتصالات غير الأرضية
يمكن نشر موجات التيراهيرتز افتراضيًا في الفضاء الخارجي، ويمكن تحقيق نقل البيانات لمسافات طويلة جدًا باستخدام طاقة منخفضة للغاية. وفيما يتعلق بمحاذاة الهوائيات وتتبعها ومقاومة اضطرابات الغلاف الجوي، تتمتع تقنية اتصالات التيراهيرتز بمزايا تقنية أكبر من اتصالات الليزر اللاسلكية في سيناريو نقل البيانات عالي السعة من الأقمار الصناعية إلى الأرض. وإذا أمكن تصغير نظام هوائيات التيراهيرتز وجعله مسطحًا في المستقبل، فسيُمكن استخدام نظام اتصالات التيراهيرتز كمعدات اتصالات لاسلكية ومُرحِّلات، وذلك عبر منصات فضائية وجوية مثل الأقمار الصناعية والطائرات المسيّرة والمناطيد، كما يُمكن استخدامه في سيناريوهات الاتصالات اللاسلكية عالية السرعة بين مجموعات الأقمار الصناعية، وبين الأقمار الصناعية نفسها، وبين الأقمار الصناعية التي تزيد المسافة بينها عن 1,000 كيلومتر، مما يُسهم في تحقيق جزء هام من الاتصالات المتكاملة المستقبلية.
اتصالات النظام المصغر
مع التقدم المستمر والتطور في تكنولوجيا الاتصالات التيراهيرتز، من المتوقع أن يتم تحقيق أجهزة ومكونات الإرسال والاستقبال النانوية والميكروية وحتى النانوية الدقيقة في المستقبل، ويمكن تحقيق تطبيقات وصلات البيانات فائقة السرعة في نطاق مسافة قصيرة جدًا.
تتميز الاتصالات اللاسلكية التيراهيرتز بمعدل نقل بيانات عالٍ، وتأخير منخفض، ومقاومة للتداخل، مما يجعلها قابلة للاستخدام على نطاق واسع في تقنية الجيل السادس (6G).
