Исследователи разработали чип 6G, который использует двойной электрофотонный подход для передачи сигналов в девяти диапазонах радиочастот.
Ученые из Китая и США разработали миниатюрный 6G-чип, который может оставить в прошлом медленную и ненадежную скорость передачи данных в сельской местности. Он в сотни раз быстрее текущей скорости загрузки вашего смартфона.
5G в настоящее время является золотым стандартом беспроводной связи и обычно использует частоты ниже 6 гигагерц, хотя в разных странах это варьируется. Самая производительная сотовая сеть в США в первой половине 2025 года обеспечивала скорость загрузки 5G 299,36 мегабит в секунду . С другой стороны, 6G, который, по прогнозам экспертов, появится в 2030 году , как ожидается, будет использовать несколько диапазонов частот и потенциально может быть в 10 000 раз быстрее 5G. Однако проблема с подключением к 6G заключается в том, что устройствам потребуется несколько компонентов для работы в разных радиочастотных диапазонах, чего не хватает современным устройствам. Но теперь исследователям удалось интегрировать весь беспроводной спектр, охватывающий девять диапазонов радиочастот (РЧ) — от 0,5 до 110 ГГц — в чип размером всего 0,07 на 0,43 дюйма (1,7 на 11 миллиметров).
Новый чип также способен передавать данные со скоростью более 100 гигабит в секунду, в том числе в низкочастотных диапазонах, используемых в сельской местности, где скорость может быть крайне низкой. Исследователи обнаружили, что связь оставалась стабильной во всем диапазоне. Результаты своего исследования они опубликовали 27 августа в журнале Nature.
По данным китайского государственного информационного агентства «Синьхуа» , для наглядности можно сказать, что 1000 смартфонов со встроенным чипом могут одновременно транслировать видео сверхвысокой четкости 8K без снижения производительности. Это «универсальное аппаратное решение», как его описали ученые в своем исследовании, может динамически перенастраиваться для переключения частотного диапазона в зависимости от того, когда это необходимо.
Исследователи отметили, что это важно, поскольку устройства, подключающиеся к 6G, будут использовать разные беспроводные спектры — от микроволнового диапазона, миллиметровых волн (mmWave) до терагерцового (THz) диапазона. Высокочастотные миллиметровые и субтерагерцовые диапазоны — от 100 ГГц до 300 ГГц — будут использоваться для приложений, требующих крайне низкой задержки, таких как высокоскоростные вычисления с искусственным интеллектом (ИИ) и дистанционное зондирование. Однако для обеспечения покрытия на больших территориях по-прежнему необходимы диапазоны ниже 6 ГГц и микроволновые диапазоны, поясняют учёные в исследовании.
Световой подход к 6G
Проблема существующего беспроводного оборудования, заявили учёные в своём исследовании, заключается в том, что оно предназначено для работы в узком диапазоне частот. В настоящее время для внедрения 6G потребуется несколько разных систем для разных диапазонов, что сделает широкомасштабное развертывание дорогостоящим и сложным. Новый чип, разработанный исследователями, потенциально способен заменить несколько систем, используя двойной электрооптический подход — использование света для генерации стабильных сигналов во всём радиочастотном спектре. Широкополосный электрооптический модулятор преобразует беспроводные сигналы в оптические, которые затем проходят через настраиваемые оптоэлектронные генераторы — эти схемы используют свет и электричество для генерации радиочастот от микроволнового до терагерцового диапазона.
Учёные создали свой чип из тонкоплёночного ниобата лития (TFLN) вместо традиционного ниобата лития, который используется для модуляции света на высоких скоростях. TFLN стал основой для телекоммуникационного оборудования следующего поколения благодаря своей способности обеспечивать более высокую пропускную способность при меньшей задержке. С внедрением 6G и ростом спроса на данные всё больше людей сотовые сети неизбежно станут перегруженными — как это происходит с сетями 5G в часы пик. Рост трафика может привести к перегрузке и снижению скорости передачи данных.
Новая система предотвращает помехи, используя то, что исследователи называют «адаптивным управлением спектром». Обычно сигналы сосредоточены в одном или двух частотных диапазонах, но с новым чипом сигналы могут переключаться между несколькими частотами без ущерба для передачи данных. Это может снизить вероятность возникновения проблем с сигналом на крупных мероприятиях или в местах массового скопления людей, где к сети одновременно подключаются десятки тысяч устройств. «Эта технология подобна строительству сверхширокой автомагистрали, где электронные сигналы — это транспортные средства, а полосы частот — это полосы движения», — рассказал агентству Синьхуа ведущий автор исследования Ван Синцзюнь , заместитель декана Школы электроники Пекинского университета. Хотя Ван и его соавторы полагают, что их чип «полного спектра» 6G потенциально может быть встроен во все совместимые устройства, предстоит еще много работы по созданию инфраструктуры для следующего поколения беспроводной связи.
СВЯЗАННЫЕ ИСТОРИИ
— Ученые смогли создать сверхбыструю связь 6G, используя искривление световых лучей
— Скорость 6G достигла 100 Гбит/с в новом тесте — в 500 раз быстрее, чем у обычных 5G-телефонов
— Ученые создают полупроводниковый чип на основе света, который откроет путь для 6G