de.wedoany.com-Bericht: Forschungsteams der Universität Tokushima und der Universität Gifu in Japan haben kürzlich einen Durchbruch im Bereich der Terahertz-Drahtloskommunikation für 6G bekannt gegeben. Das Team nutzte ein mikrokammgetriebenes photonisches Terahertz-System und erreichte eine drahtlose Einzelkanalübertragung von 112 Gbit/s im 560-GHz-Band. Dies bietet einen neuen technologischen Validierungspfad für zukünftige 6G-Highspeed-Backhaul-Netze und die optisch-drahtlose konvergente Kommunikation.
Diese Errungenschaft konzentriert sich auf Hochfrequenz-Drahtlosverbindungen, die in der 6G-Ära zum Einsatz kommen könnten. Da der Datenverkehr in Mobilfunknetzen, Rechenzentrumsverbindungen, industrieller Feldsensorik und Edge-Computing weiter zunimmt, werden die herkömmlichen Mobilfunkfrequenzbänder langfristig nicht in der Lage sein, die Anforderungen an extrem hohe Geschwindigkeiten, niedrige Latenz und hohe Kapazität zu erfüllen. Das Terahertz-Band wird aufgrund seiner breiteren Spektrumsressourcen als wichtiger Kandidat für die 6G-Drahtloskommunikation angesehen. Allerdings wurde eine stabile Hochgeschwindigkeitsübertragung in Frequenzbändern über 420 GHz bisher durch Phasenrauschen, Ausgangsleistung, Bauteilgröße und Systemstabilität eingeschränkt.
Das Forschungsteam verwendete einen Siliziumnitrid-Soliton-Mikrokamm als optische Referenzquelle mit niedrigem Phasenrauschen und erzeugte durch optische Injektionssynchronisation, optische Mischung und höherstufige Modulation einen 560-GHz-Terahertz-Träger. Im Experiment erreichte das System unter QPSK-Modulation 84 Gbit/s und unter 16QAM-Modulation 112 Gbit/s, was die Machbarkeit einer drahtlosen Verbindung der 100-Gbit/s-Klasse im ultrahohen Frequenzbereich demonstriert. Im Vergleich zu herkömmlichen elektronischen Frequenzvervielfachungsverfahren eignet sich die photonische Terahertz-Erzeugung besser für die Erweiterung auf noch höhere Frequenzen und begünstigt zukünftige miniaturisierte Integration.
Für die drahtlose Kommunikationsindustrie sind 112 Gbit/s nicht nur eine Laborratenkennzahl. Wenn 6G-Netze immersive Kommunikation, ultrahochauflösende Videos, Industrieroboter-Koordination, unbemannte Systemsteuerung und die Rückübertragung massiver Sensordaten unterstützen sollen, müssen sie in der Lage sein, drahtlose Verbindungen mit höherer Kapazität zwischen Zugangs-, Backhaul- und Fronthaul-Netzen bereitzustellen. Terahertz-Verbindungen im 560-GHz-Band könnten eine ergänzende Lösung für Szenarien bieten, in denen Glasfaser schwer zu verlegen ist, temporäre Hochkapazitätsverbindungen benötigt werden, sowie für Campus-spezifische private Netze und Kurzstreckenverbindungen in Rechenzentren.
Diese Technologie zeigt auch den Trend zur Konvergenz von optischer und drahtloser Kommunikation. Die zukünftige Kommunikationsinfrastruktur wird sich nicht nur auf eine einzige Netzform verlassen, sondern mehrschichtige Verbindungen zwischen Glasfaser, Millimeterwelle, Terahertz, Satellitenkommunikation und Edge-Computing-Knoten bilden. Wenn die Mikrokamm-Technologie weiterhin die Leistung verbessern, das Phasenrauschen reduzieren und die Langzeitstabilität erhöhen kann, könnte sie zur Schlüsselkomponentenbasis für 6G-Hochfrequenz-Drahtlosgeräte werden und die Terahertz-Kommunikation von der experimentellen Validierung zur technischen Systemreife führen.
Derzeit befindet sich diese Errungenschaft noch in der Forschungs- und Validierungsphase. Vor einer großflächigen kommerziellen Nutzung müssen noch Probleme wie Übertragungsdistanz, Bauteilkosten, Verpackungszuverlässigkeit, Anpassungsfähigkeit an Außenumgebungen und Standardisierung gelöst werden. Die weiteren Variablen konzentrieren sich auf die Terahertz-Chipintegration, Antennensysteme, Link-Budgets, Netzwerkarchitekturen und die Kooperationsfähigkeit mit bestehenden Glasfaser-Backhaul-Systemen. Mit dem Fortschreiten der 6G-Forschung in tiefere Phasen wird die ultrahochfrequente Drahtloskommunikation zu einem wichtigen Bereich, den Betreiber, Ausrüster und Forschungseinrichtungen gemeinsam vorantreiben werden.
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