Mawasiliano ya Wimbi la Millimeter

Wimbi la milimita(mmWave) ni bendi ya masafa ya sumakuumeme yenye urefu wa wimbi kati ya 10mm (30 GHz) na 1mm (300 GHz).Inajulikana kama bendi ya masafa ya juu sana (EHF) na Muungano wa Kimataifa wa Mawasiliano (ITU).Mawimbi ya milimita yanapatikana kati ya microwave na mawimbi ya infrared kwenye wigo na yanaweza kutumika kwa matumizi mbalimbali ya mawasiliano ya pasiwaya ya kasi ya juu, kama vile viungo vya kurejesha uhakika kwa uhakika.
Mitindo ya jumla huharakisha ukuaji wa data
Kutokana na ongezeko la mahitaji ya kimataifa ya data na muunganisho, bendi za masafa zinazotumika sasa kwa mawasiliano yasiyotumia waya zimezidi kujaa, na hivyo kusababisha hitaji la kufikia kipimo data cha juu cha masafa ndani ya wigo wa mawimbi ya milimita.Mitindo mingi ya jumla imeongeza mahitaji ya uwezo mkubwa wa data na kasi.
1. Kiasi na aina za data zinazozalishwa na kuchakatwa na data kubwa zinaongezeka kwa kasi kila siku.Ulimwengu hutegemea uwasilishaji wa kasi ya juu wa kiasi kikubwa cha data kwenye vifaa vingi kila sekunde.Mnamo 2020, kila mtu alizalisha MB 1.7 ya data kwa sekunde.(Chanzo: IBM).Mwanzoni mwa 2020, kiasi cha data duniani kilikadiriwa kuwa 44ZB (Kongamano la Kiuchumi Duniani).Kufikia 2025, uundaji wa data ulimwenguni unatarajiwa kufikia zaidi ya ZB 175.Kwa maneno mengine, kuhifadhi kiasi kikubwa cha data kunahitaji bilioni 12.5 ya anatoa ngumu zaidi za leo.(Shirika la Kimataifa la Data)
Kulingana na makadirio ya Umoja wa Mataifa, 2007 ulikuwa mwaka wa kwanza ambapo watu wa mijini walizidi idadi ya watu wa vijijini.Hali hii bado inaendelea, na inatarajiwa kuwa ifikapo mwaka 2050, zaidi ya theluthi mbili ya watu duniani watakuwa wanaishi mijini.Hii imeleta shinikizo la kuongezeka kwa mawasiliano ya simu na miundombinu ya data katika maeneo haya yenye watu wengi.
3. Mgogoro wa kimataifa na ukosefu wa utulivu, kutoka kwa milipuko hadi machafuko ya kisiasa na migogoro, inamaanisha kuwa nchi zinazidi kuwa na hamu ya kukuza uwezo wao wa kujitawala ili kupunguza hatari za kukosekana kwa utulivu wa ulimwengu.Serikali duniani kote zinatumai kupunguza utegemezi wao wa kuagiza bidhaa kutoka maeneo mengine na kusaidia maendeleo ya bidhaa za ndani, teknolojia na miundombinu.
4. Pamoja na juhudi za dunia za kupunguza utoaji wa kaboni, teknolojia inafungua fursa mpya ili kupunguza usafiri wa juu wa kaboni.Leo, mikutano na makongamano kawaida hufanyika mtandaoni.Hata taratibu za matibabu zinaweza kutekelezwa kwa mbali bila hitaji la madaktari wa upasuaji kuja kwenye chumba cha upasuaji.Ni mitiririko ya data ya kasi ya juu zaidi, inayotegemewa na isiyokatizwa tu ya hali ya chini ya kusubiri inayoweza kufanikisha operesheni hii mahususi.
Sababu hizi kuu huwashawishi watu kukusanya, kusambaza, na kuchakata data zaidi na zaidi duniani kote, na pia zinahitaji uwasilishaji kwa kasi ya juu na kwa utulivu mdogo.

Mawimbi ya milimita yanaweza kuchukua jukumu gani?
Wigo wa wimbi la milimita hutoa wigo mpana unaoendelea, kuruhusu upitishaji wa data wa juu.Hivi sasa, masafa ya microwave yanayotumiwa kwa mawasiliano mengi yasiyotumia waya yanazidi kujaa na kutawanywa, hasa kwa njia nyingi za data zilizowekwa kwa idara maalum kama vile ulinzi, anga na mawasiliano ya dharura.
Unaposogeza wigo juu, sehemu inayopatikana ya wigo isiyokatizwa itakuwa kubwa zaidi na sehemu iliyobaki itakuwa ndogo.Kuongeza masafa ya masafa kwa ufanisi huongeza ukubwa wa "bomba" ambalo linaweza kutumika kusambaza data, na hivyo kufikia mitiririko mikubwa ya data.Kwa sababu ya upana wa upana wa chaneli wa mawimbi ya milimita, miradi isiyo ngumu ya urekebishaji inaweza kutumika kusambaza data, ambayo inaweza kusababisha mifumo iliyo na muda wa chini sana.
Changamoto ni zipi?
Kuna changamoto zinazohusiana katika kuboresha wigo.Vipengele na halvledare zinazohitajika kusambaza na kupokea ishara kwenye mawimbi ya milimita ni vigumu zaidi kutengeneza - na kuna taratibu chache zinazopatikana.Kutengeneza vipengele vya mawimbi ya milimita pia ni vigumu zaidi kwa sababu ni ndogo zaidi, inayohitaji uvumilivu wa juu wa mkusanyiko na muundo wa makini wa miunganisho na cavities ili kupunguza hasara na kuepuka oscillations.
Uenezi ni mojawapo ya changamoto kuu zinazokabiliwa na ishara za mawimbi ya milimita.Katika masafa ya juu, mawimbi yana uwezekano mkubwa wa kuzuiwa au kupunguzwa na vitu halisi kama vile kuta, miti na majengo.Katika eneo la jengo, hii ina maana kwamba mpokeaji wa wimbi la millimeter anahitaji kuwa iko nje ya jengo ili kueneza ishara ndani.Kwa mawasiliano ya nyuma na satelaiti hadi ardhini, ukuzaji wa nguvu zaidi unahitajika ili kupitisha mawimbi kwa umbali mrefu.Chini, umbali kati ya viungo vya uhakika hadi hatua hauwezi kuzidi kilomita 1 hadi 5, badala ya umbali mkubwa ambao mitandao ya masafa ya chini inaweza kufikia.
Hii ina maana, kwa mfano, katika maeneo ya vijijini, vituo vya msingi zaidi na antena zinahitajika ili kusambaza ishara za mawimbi ya milimita kwa umbali mrefu.Kuweka miundombinu hii ya ziada kunahitaji muda na gharama zaidi.Katika miaka ya hivi karibuni, kupelekwa kwa kundinyota la satelaiti kumejaribu kutatua tatizo hili, na kundinyota hizi za satelaiti kwa mara nyingine tena huchukua wimbi la milimita kama msingi wa usanifu wao.
Ambapo ni kupelekwa bora kwa mawimbi ya milimita?
Umbali mfupi wa uenezi wa mawimbi ya milimita huwafanya kufaa sana kwa kupelekwa katika maeneo ya mijini yenye watu wengi na trafiki ya juu ya data.Njia mbadala ya mitandao ya wireless ni mitandao ya fiber optic.Katika maeneo ya mijini, kuchimba barabara ili kuweka nyuzi mpya za macho ni ghali sana, ni uharibifu, na unatumia wakati.Kinyume chake, miunganisho ya mawimbi ya millimeter inaweza kuanzishwa kwa ufanisi na gharama ndogo za usumbufu ndani ya siku chache.
Kiwango cha data kinachopatikana na ishara za mawimbi ya milimita kinaweza kulinganishwa na nyuzi za macho, huku ikitoa muda wa chini zaidi.Unapohitaji mtiririko wa haraka wa taarifa na muda mdogo wa kusubiri, viungo visivyotumia waya ndio chaguo la kwanza - ndiyo maana vinatumika katika ubadilishanaji wa hisa ambapo muda wa kusubiri wa millisecond unaweza kuwa muhimu.
Katika maeneo ya vijijini, gharama ya kufunga nyaya za fiber optic mara nyingi ni kubwa kutokana na umbali unaohusika.Kama ilivyoelezwa hapo juu, mitandao ya minara ya mawimbi ya millimeter pia inahitaji uwekezaji mkubwa wa miundombinu.Suluhisho lililowasilishwa hapa ni kutumia satelaiti za obiti ya chini ya Dunia (LEO) au satelaiti bandia za urefu wa juu (HAPS) kuunganisha data kwenye maeneo ya mbali.Mitandao ya LEO na HAPS inamaanisha kuwa hakuna haja ya kusakinisha optiki za nyuzi au kujenga mitandao isiyotumia waya ya umbali mfupi kutoka kwa uhakika, huku ikiendelea kutoa viwango bora vya data.Mawasiliano ya satelaiti tayari imetumia ishara za mawimbi ya milimita, kwa kawaida katika mwisho wa chini wa wigo - bendi ya mzunguko wa Ka (27-31GHz).Kuna nafasi ya kupanua hadi masafa ya juu zaidi, kama vile bendi za masafa ya Q/V na E, hasa kituo cha kurejesha data chini.
Soko la kurudi kwa mawasiliano ya simu liko katika nafasi inayoongoza katika mabadiliko kutoka kwa microwave hadi masafa ya mawimbi ya milimita.Hii inatokana na kuongezeka kwa vifaa vya watumiaji (vifaa vya kushika mkononi, kompyuta za mkononi, na Mtandao wa Mambo (IoT)) katika muongo mmoja uliopita, ambao umeongeza mahitaji ya data zaidi na ya haraka zaidi.
Sasa, waendeshaji satelaiti wanatarajia kufuata mfano wa makampuni ya mawasiliano ya simu na kupanua matumizi ya mawimbi ya millimeter katika mifumo ya LEO na HAPS.Hapo awali, setilaiti za kitamaduni za ikweta za kijiografia (GEO) na obiti ya kati ya Dunia (MEO) zilikuwa mbali sana na Dunia ili kuanzisha viungo vya mawasiliano ya watumiaji katika masafa ya mawimbi ya milimita.Hata hivyo, upanuzi wa satelaiti za LEO sasa unawezesha kuanzisha viungo vya mawimbi ya milimita na kuunda mitandao yenye uwezo wa juu inayohitajika duniani kote.
Viwanda vingine pia vina uwezo mkubwa wa kutumia teknolojia ya mawimbi ya milimita.Katika sekta ya magari, magari yanayojiendesha yanahitaji miunganisho inayoendelea ya kasi ya juu na mitandao ya data ya utulivu wa chini ili kufanya kazi kwa usalama.Katika nyanja ya matibabu, mitiririko ya data ya haraka na ya kuaminika itahitajika ili kuwawezesha madaktari wa upasuaji walioko mbali kutekeleza taratibu mahususi za matibabu.
Miaka Kumi ya Ubunifu wa Wimbi la Milimita
Filtronic ni mtaalam anayeongoza wa teknolojia ya mawasiliano ya mawimbi ya milimita nchini Uingereza.Sisi ni mojawapo ya makampuni machache nchini Uingereza ambayo yanaweza kubuni na kutengeneza vipengele vya mawasiliano vya mawimbi ya milimita kwa kiwango kikubwa.Tuna wahandisi wa ndani wa RF (pamoja na wataalam wa mawimbi ya milimita) wanaohitajika kufikiria, kubuni, na kukuza teknolojia mpya za mawimbi ya milimita.
Katika muongo uliopita, tumeshirikiana na kampuni zinazoongoza za mawasiliano ya simu kutengeneza safu ya vipitishio vya mawimbi ya microwave na millimeter, vikuza nguvu, na mifumo midogo ya urekebishaji wa mitandao.Bidhaa zetu za hivi punde zinafanya kazi katika bendi ya E, ambayo hutoa suluhisho linalowezekana kwa viungo vya malisho vya uwezo wa juu katika mawasiliano ya setilaiti.Katika muongo uliopita, hatua kwa hatua imerekebishwa na kuboreshwa, kupunguza uzito na gharama, kuboresha utendakazi, na kuboresha michakato ya utengenezaji ili kuongeza uzalishaji.Makampuni ya satelaiti sasa yanaweza kuepuka miaka ya majaribio ya ndani na maendeleo kwa kutumia teknolojia hii iliyothibitishwa ya uwekaji wa anga.
Tumejitolea kuwa mstari wa mbele katika uvumbuzi, kuunda teknolojia ndani na kwa pamoja kuendeleza michakato ya ndani ya utengenezaji wa wingi.Daima tunaongoza soko katika uvumbuzi ili kuhakikisha kwamba teknolojia yetu iko tayari kutumika huku mashirika ya udhibiti yanafungua bendi mpya za masafa.
Tayari tunatengeneza teknolojia za bendi za W na D ili kukabiliana na msongamano na trafiki kubwa ya data katika bendi ya E katika miaka ijayo.Tunafanya kazi na wateja wa sekta hiyo ili kuwasaidia kujenga faida ya ushindani kupitia mapato ya chini wakati bendi mpya za masafa zimefunguliwa.
Ni hatua gani inayofuata kwa mawimbi ya milimita?
Kiwango cha utumiaji wa data kitakua katika mwelekeo mmoja tu, na teknolojia inayotegemea data pia inaboresha kila wakati.Ukweli ulioimarishwa umefika, na vifaa vya IoT vinakuwa kila mahali.Mbali na matumizi ya ndani, kila kitu kutoka kwa michakato mikubwa ya kiviwanda hadi maeneo ya mafuta na gesi na mitambo ya nyuklia inahamia teknolojia ya IoT kwa ufuatiliaji wa mbali - kupunguza hitaji la kuingilia kati kwa mikono wakati wa kuendesha vifaa hivi tata.Mafanikio ya maendeleo haya na mengine ya teknolojia yatategemea kuegemea, kasi, na ubora wa mitandao ya data inayowasaidia - na mawimbi ya milimita hutoa uwezo unaohitajika.
Mawimbi ya milimita hayajapunguza umuhimu wa masafa chini ya 6GHz katika uwanja wa mawasiliano ya pasiwaya.Kinyume chake, ni nyongeza muhimu kwa wigo, kuwezesha programu tofauti kuwasilishwa kwa ufanisi, haswa zile zinazohitaji pakiti kubwa za data, utulivu wa chini, na msongamano wa juu wa unganisho.

Kesi ya kutumia mawimbi ya milimita kufikia matarajio na fursa za teknolojia mpya zinazohusiana na data ni ya kushawishi.Lakini pia kuna changamoto.
Udhibiti ni changamoto.Haiwezekani kuingiza bendi ya juu ya mawimbi ya milimita hadi mamlaka za udhibiti zitoe leseni za programu mahususi.Hata hivyo, ukuaji wa mahitaji uliotabiriwa unamaanisha kuwa vidhibiti viko chini ya shinikizo linaloongezeka la kutoa wigo zaidi ili kuzuia msongamano na kuingiliwa.Kushiriki kwa wigo kati ya programu tumizi na programu amilifu kama vile satelaiti za hali ya hewa pia kunahitaji majadiliano muhimu kuhusu matumizi ya kibiashara, ambayo yataruhusu bendi pana za masafa na wigo unaoendelea bila kuhamia masafa ya Hz ya Asia Pacific.
Unapotumia fursa zinazotolewa na kipimo data kipya, ni muhimu kuwa na teknolojia zinazofaa ili kukuza mawasiliano ya masafa ya juu.Ndiyo maana Filtronic inatengeneza teknolojia za bendi za W na D kwa siku zijazo.Hii ndiyo sababu pia tunashirikiana na vyuo vikuu, serikali na viwanda ili kukuza ukuzaji wa ujuzi na maarifa katika nyanja zinazohitajika ili kukidhi mahitaji ya siku za usoni ya teknolojia isiyotumia waya.Ikiwa Uingereza itaongoza katika kuendeleza mitandao ya mawasiliano ya data ya kimataifa ya siku zijazo, inahitaji kuelekeza uwekezaji wa serikali katika maeneo sahihi ya teknolojia ya RF.
Kama mshirika katika taaluma, serikali na tasnia, Filtronic ina jukumu kuu katika kuunda teknolojia za hali ya juu za mawasiliano zinazohitaji kutoa utendaji na uwezekano mpya katika ulimwengu ambapo data inahitajika zaidi.