أصبحت الترددات اللاسلكية التي نستخدمها لإرسال واستقبال البيانات مزدحمة بشكل متزايد. في الواقع ، مع العدد المتزايد باستمرار من أجهزة إنترنت الأشياء (IoT) في منزلنا - من مكبرات الصوت الذكية والكاميرات إلى أجراس الأبواب والأضواء - ينفد النطاق الترددي للاستخدام تدريجياً.
ولكن قد يكون كل هذا على وشك التغيير ، فقد أظهر العلماء الآن أن نطاقًا مختلفًا تمامًا من الترددات - تيراهيرتز - يمكن أن يلعب قريبًا دورًا مهمًا في مستقبل التكنولوجيا اللاسلكية.
قراءة التالي:ما هو 5G ومتى يأتي إلى المملكة المتحدة؟
تيراهيرتز أعلى بحوالي 100 مرة من تردد الموجات الدقيقة التي تستخدمها أجهزة البلوتوث والواي فاي. على هذا النحو ، لديهم أطوال موجية أقصر وسعة عرض نطاق أعلى لنقل البيانات. ومع ذلك ، فإن طولها الموجي الأقصر يعني أيضًا أنها لا تستطيع المرور عبر أشياء مثل موجات الموجات الحاملة اللاسلكية النموذجية. لهذا السبب ، كان يُعتقد دائمًا أنها ستكون زائدة عن الحاجة في التطبيقات المحلية ، حيث نادرًا ما يكون هناك خط رؤية واضح بين جهاز التوجيه والأجهزة اللاسلكية المتصلة به.
ومع ذلك ، باحثون من جامعة براون ، تم نشر عملهم في APL Photonics ، من AIP Publishing ، جدوى استخدام موجات الناقل التيراهيرتز لنقل البيانات في مجموعة متنوعة من البيئات ، بما في ذلك التطبيقات "غير المتصلة بخط البصر".
قام دانيال ميتلمان ، الذي قاد الدراسة ، ومجموعة من الباحثين بوضع جهاز استقبال حول أجسام داخلية وخارجية مختلفة ، وعندما تم توجيه إشارة تيراهيرتز مباشرة إلى جهاز الاستقبال ، تم اكتشافها بسهولة. عندما لا يكون خط البصر ممكنًا ، يمكن أيضًا أن ترتد الإشارة عن الأجسام من أجل تحقيق الاكتشاف. في الواقع ، في تجربة معينة ، انعكست الإشارة من قسمين متميزين من الجدار (انظر الرسم البياني) قبل أن يكتشفها المستقبل في النهاية.
على اليسار:رسم تخطيطي للرابط اللاسلكي تيراهيرتز الذي يشتمل على ارتدادين من الجدران ، بحيث لا يوجد مسار لخط الرؤية من جهاز الإرسال إلى جهاز الاستقبال. على اليمين:صورة مقربة لجهاز الإرسال المستخدم في التجارب. الائتمان:دان ميتلمان
أوضح ميتلمان:"لسنا المجموعة الأولى التي تدرس جدوى وصلات THz اللاسلكية ، سواء في الداخل أو في الهواء الطلق ، ولكن كان هناك القليل من الدراسات الشاملة". يعتقد العديد من الباحثين في هذا المجال أن الروابط التي تعتمد على مسارات غير مباشرة أو غير خط البصر ، مستحيلة. قال "يظهر عملنا أن هذا ليس هو الحال بالضرورة" ، قال
على الرغم من اكتشاف ميتلمان ، فقد تساءلت كيف يمكن تطبيق هذا النوع من الموجات الحاملة عمليًا في بيئة منزلية ، مع الأخذ في الاعتبار أنه يتم حظرها بسهولة بواسطة أشياء مادية مثل الجدران والأبواب والأشخاص وحتى الحيوانات الأليفة.
قال ميتلمان لـ Alphr:"لا أعتقد أن أي شخص يتخيل أنه سيتم استخدامه بالطريقة التي نستخدم بها الآن شبكات 4G ، والتي تعمل بترددات أقل بكثير (حيث يكون اختراق الجدران ممكنًا). "عند هذه الترددات العالية فوق 100 جيجاهرتز ، تكون الجدران معتمة ، لذا لن تخطط أبدًا لتوزيع الإشارات عبر الجدران.
"تخيل أنه يمكن توصيل إشارة بث تلفزيوني عالي الدقة إلى منزلك عن طريق الألياف الضوئية ، ثم ربطها من طرف الألياف إلى تلفزيون قريب بإشارة لاسلكية تيراهيرتز." دانيال ميتلمان
وبدلاً من ذلك ، ينبغي على المرء أن يتخيل أن إشارات التيراهيرتز سيتم توزيعها في غرفة في شبكة منطقة محلية ، حيث لا توجد جدران لمنع الإشارات. يمكنك ربط تلك الشبكة المحلية بالعالم الخارجي عبر الألياف الضوئية ، أو عبر إشارات لاسلكية 4G أو 5G ... بالطبع ، تسقط هذه الفكرة بأكملها إذا كانت روابط LAN هشة للغاية بحيث يمكن حظرها في كل مرة يمر فيها شخص ما. لذا فإن إمكانية استخدام روابط غير خط البصر في غرفة أمر مهم للغاية. "
الاكتشاف الذي يمكن أن ينعكس تيراهيرتز ، إذن ، يمكن أن يكون هو الفرق بين عمل التكنولوجيا وعدم العمل في بيئة منزلية ، لأنه سيسمح لك باستخدام الجدران وحتى السقف لترتد الإشارات وتقليل مخاطر انقطاعها .
"كمثال توضيحي ، قد تتخيل أنه يمكن توصيل إشارة بث تلفزيوني عالي الدقة إلى منزلك عن طريق الألياف الضوئية ، ثم ربطها من طرف الألياف إلى تلفزيون قريب بواسطة إشارة لاسلكية تيراهيرتز" ، تابع ميتلمان.
هل موجات التيراهيرتز آمنة؟
بسبب ترددها العالي ، تحمل موجات التيراهيرتز طاقة فوتونية أكثر من الموجات الميكروية ، مما أدى إلى تساؤلات حول سلامتها. ومع ذلك ، في الصلاحيات المستخدمة في الأجهزة اللاسلكية ، يعتقد Mittelman أنها آمنة تمامًا.
قال لي:"لا يوجد سبب آخر للاعتقاد بأن هناك أية مخاوف تتعلق بالسلامة فيما يتعلق بإشعاع تيراهيرتز أكثر من تلك الموجودة مع إشعاع الميكروويف من هاتفك الخلوي". "في الواقع ، يمكن للمرء أن يجادل في أن تيراهيرتز يجب أن يكون أكثر أمانًا من الموجات الدقيقة عند مستويات تعرض مماثلة ، لأن عمق الاختراق في الأنسجة الحية يكون أصغر عند الترددات الأعلى."
"بقدر ما يعرف أي شخص ، لا يختلف تفاعل إشارات التيراهيرتز مع الوسائط المائية (أي الأنسجة الحية) عن تفاعل الموجات الدقيقة مع نفس الوسائط - فالطاقة الكافية تسبب التسخين ، ويمكن أن يكون التسخين الكافي سيئًا. إذا بنيت استنتاجاتك على أفضل البيانات المتاحة في الوقت الحالي ، فهذا كل ما يدعو للقلق. "
متى يمكننا أن نرى طرح هذه التقنية الجديدة؟
لأكون صادقًا ، ما زلت متشككًا بعض الشيء بشأن احتمالية رؤية هذه التقنية اللاسلكية الجديدة في منازلنا في أي وقت قريب ، لكن ميتلمان أكثر تفاؤلاً.
قال لي:"نحن على وشك رؤية جيل جديد من التكنولوجيا اللاسلكية يتم طرحها في نصف الكرة الغربي (سيأتي الجيل الخامس في العام أو العامين المقبلين)". لقد علمنا تاريخ التقنيات اللاسلكية أن قدرة الجيل اللاسلكي الجديد تستمر حوالي ثماني سنوات قبل أن تصبح مشبعة ، ويجب استبدالها أو استكمالها. كان هذا هو النطاق الزمني للجيل الثالث والرابع ، ومن المحتمل أن يكون هذا هو الحال أيضًا بالنسبة لشبكات الجيل الخامس ".
"أعتقد أننا سنكون سعداء جدًا بتقنيات 5G الجديدة تمامًا لفترة من الوقت ، ولكن بعد ذلك سينمو الطلب وينمو ، وسنبدأ في الشعور بالحاجة إلى شيء يمكن أن يسمى 6G ، في غضون عشر سنوات تقريبًا من حاليا. أعتقد أننا بحاجة إلى إجراء البحث الأساسي الضروري الآن ، من أجل جعل هذا المستقبل ممكنًا عندما نحتاج إليه. آمل أن يكون هذا ما يحدث ، على أي حال. "
