Nopeampi kuin 5G – terabittien nopeudet langattomiin

Terahersien radiotaajuudet mahdollistavat jopa useiden terabittien per sekunti tiedonsiirtonopeudet. Tämä on satoja kertoja enemmän kuin ovat tavoitetiedonsiirtonopeudet tulevissa viidennen sukupolven (5G) matkapuhelinjärjestelmissä. Terahertsisalue on potentiaalinen väylä esimerkiksi lyhyen kantaman nopeisiin anturiverkkoihin.

Oulun yliopistossa: on tutkittu laajalti terahertsi-taajuusalueen (100 GHz – 10 THz) kanavamallinnusta tulevaisuuden langattomia tiedonsiirtosovelluksia varten. Diplomi-insinööri Joonas Kokkoniemen maaliskuun alussa (3.3) tarkastettavassa väitöskirjassa pureudutaan erityisesti signaaleja heikentävien ilmiöiden, kuten läpäisyn, sironnan ja heijastuksien mallintamiseen.

Näiden kanavamallien avulla voidaan tulevaisuudessa arvioida THz-taajuuksien todellista potentiaalia realistisissa tiedonsiirtokanavissa, sekä tiedonsiirtonopeutta erilaisissa ympäristöissä ja käyttökohteissa.

Signaalit vaimenevat voimakkaasti THz-taajuusalueella ja siten odotettavissa olevat tiedonsiirtoetäisyydet tulevat jäämään maksimissaan muutamaan metriin. Terahertsien taajuudet vaimenevat jopa vapaassa tilassa, sillä yksinään ilma aiheuttaa tehohäviöitä molekylaariabsorption kautta. Myös ilman epäpuhtaudet voivat teoriassa aiheuttaa häviöitä sironnan kautta.

Kokkosen väitöskirjan mukaan tiedonsiirtolinkki voidaan suurista tehohäviöistä huolimatta muodostaa jopa ilman näköyhteyttä lähettimen ja vastaanottimen välillä. Tämä on mahdollista tehdä mm. heijastuksien, diffraktion, tai jopa esineiden läpi, riippuen materiaalista.

THz-kanavasta tehtyjen havaintojen pohjalta väitöskirjassa tutkitaan myös energiailmaisua yksittäisten linkkien tapauksessa, sekä verkkotason häiriötehoa useiden käyttäjien jakaessa samoja taajuusresursseja. Tämän tutkimuksen perusteella voidaan todeta THz-kanavien olevan hyvin potentiaalisia monen käyttäjän kanavia.

Suuret tehohäviöt aiheuttavat hankaluuksia signaalien ilmaisussa, mutta toisaalta minimoivat häiriöt muihin rinnakkaisiin tiedonsiirtolinkkeihin. Tämä sallii hyvin suuren määrän rinnakkaisia käyttäjiä ja/tai laitteita. THz-taajuusalue on hyvin potentiaalinen väylä suuren nopeuden, lyhyen kantaman sovelluksille.

Terahertsien hyöduntämisen suurin haaste on vielä kehitysvaiheessa olevat laitteistot. Tulevaisuudessa tämä ongelma tulee poistumaan. Suurien taajuuksien edut houkuttelevat enenevässä määrin tutkijoita etsimään tiedonsiirtoratkaisuja yhä korkeammilta taajuuksilta.

LISÄÄ: Diplomi-insinööri Joonas Kokkoniemi, ’’Nanoscale Sensor Networks: The THz Band as a Communication Channel”, väitöskirja  (LINKKI, pdf).

Uusimmat teknologiauutiset kätevästi uutiskirjeessä – kerran viikossa. (LINKKI)

LUE – UUTTA  – LUE – UUTTA – LUE – UUTTA

Uusi ammattilehti huipputekniikan kehittäjille – Lue ilmaiseksi!