Το κλειδί για «χειρουργική» ακρίβεια στα επερχόμενα δίκτυα 6G

Η επόμενη γενιά ασύρματων δικτύων δεν θα κριθεί μόνο από το πόσο γρήγορα μπορεί να μεταφέρει δεδομένα, αλλά και από το πόσο ακριβώς μπορεί να εντοπίσει και να συνδέσει τις συσκευές μεταξύ τους. Μια ερευνητική ομάδα του Rice University ανακοίνωσε ότι ανέπτυξε μια πρωτοποριακή μέθοδο που βελτιώνει την ευθυγράμμιση των 6G σημάτων έως και δέκα φορές, κάνοντας δυνατή την επικοινωνία με εξαιρετική ακρίβεια και ελάχιστη καθυστέρηση. Το εντυπωσιακό είναι ότι το μυστικό αυτής της τεχνολογικής υπέρβασης βρίσκεται σε κάτι που οι ίδιοι οι ερευνητές αποκαλούν «engineered randomness», μια προσεκτικά σχεδιασμένη μορφή τυχαιότητας.

Το βασικό πρόβλημα που προσπαθεί να λύσει η επιστημονική κοινότητα είναι γνωστό: τα δίκτυα 6G θα βασιστούν σε εξαιρετικά υψηλές συχνότητες, από 100 έως και 1000 gigahertz, οι οποίες μπορούν να μεταφέρουν τεράστιες ποσότητες δεδομένων. Ωστόσο, αυτές οι συχνότητες έχουν ένα σοβαρό μειονέκτημα: τα κύματα εξασθενούν πολύ γρήγορα και δεν μπορούν να διαπεράσουν εμπόδια, όπως τοίχους ή ακόμη και ανθρώπινα σώματα. Ενώ το Wi-Fi ή το 5G διαχέουν σήματα ευρέως, το 6G θα εκπέμπει σε στενές, κατευθυνόμενες δέσμες που πρέπει να «κλειδώνουν» με απόλυτη ακρίβεια μεταξύ πομπού και δέκτη.

Εδώ ακριβώς επεμβαίνει η νέα τεχνική. Οι ερευνητές του Rice University σχεδίασαν ένα εξαιρετικά λεπτό ηλεκτρονικό υλικό, γνωστό ως metasurface (μεταεπιφάνεια). Όταν ένα ευρυζωνικό ραδιοκύμα χτυπά αυτή την επιφάνεια, το σήμα διαχέεται με έναν μοναδικό τρόπο που εξαρτάται από τη συχνότητα και τη γωνία πρόσπτωσης. Κάθε κατεύθυνση δημιουργεί το δικό της ξεχωριστό «ηλεκτρομαγνητικό αποτύπωμα». Οι δέκτες συγκρίνουν αυτά τα μοτίβα με μια βάση δεδομένων προϋπάρχουσων «υπογραφών» και μέσα σε κλάσματα του δευτερολέπτου μπορούν να εντοπίσουν την ακριβή κατεύθυνση από όπου προέρχεται το σήμα.

Το αποτέλεσμα; Ένα σύστημα που μπορεί να αναγνωρίσει την κατεύθυνση ενός 6G σήματος με ακρίβεια μικρότερη του ενός δέκατου της μοίρας και να επανασυνδέσει μια χαμένη επαφή μέσα σε λίγα picoseconds, δηλαδή σε ένα τρισεκατομμυριοστό του δευτερολέπτου.

Ο Burak Bilgin, υποψήφιος διδάκτορας και μέλος της ερευνητικής ομάδας, περιέγραψε τη διαδικασία με μια εικόνα που θυμίζει φάρο. Ο πομπός, εξήγησε, λειτουργεί σαν ένας φάρος που εκπέμπει φως διαφορετικών χρωμάτων, κάθε ένα με τυχαία ένταση. Τα «πλοία» στη θάλασσα (δηλαδή οι συσκευές που λαμβάνουν το σήμα) μπορούν να καταλάβουν πού βρίσκονται παρατηρώντας τον μοναδικό συνδυασμό χρωμάτων που φτάνει σε αυτές. Η καινοτομία του Rice University έγκειται στο ότι η μετάδοση μεταβάλλεται τόσο χρονικά όσο και συχνοτικά, δημιουργώντας μια πληθώρα διαφορετικών μοτίβων που επιτρέπουν εξαιρετική ακρίβεια ακόμη και σε περιβάλλοντα με θόρυβο ή περιορισμένο εύρος ζώνης.

Η ακρίβεια στον εντοπισμό και την κατεύθυνση του σήματος θα αποτελέσει κρίσιμο παράγοντα για το μέλλον της ασύρματης επικοινωνίας. Από τα αυτόνομα οχήματα που πρέπει να συντονίζονται σε πραγματικό χρόνο, μέχρι τα βιομηχανικά ρομπότ που λειτουργούν με χιλιοστά του δευτερολέπτου καθυστέρηση, ή τα συστήματα επαυξημένης και εικονικής πραγματικότητας που απαιτούν σταθερές συνδέσεις χωρίς καθυστερήσεις, το 6G υπόσχεται να αλλάξει ριζικά τον τρόπο που αντιλαμβανόμαστε τη συνδεσιμότητα.

[source]