Milimetre Dalga İletişimi

milimetre dalga(mmWave), dalga boyu 10 mm (30 GHz) ile 1 mm (300 GHz) arasında olan elektromanyetik spektrum bandıdır.Uluslararası Telekomünikasyon Birliği (ITU) tarafından aşırı yüksek frekans (EHF) bandı olarak adlandırılır.Milimetre dalgaları, spektrumda mikrodalga ve kızılötesi dalgalar arasında bulunur ve noktadan noktaya ana taşıyıcı bağlantılar gibi çeşitli yüksek hızlı kablosuz iletişim uygulamaları için kullanılabilir.
Makro trendler veri büyümesini hızlandırır
Veri ve bağlantı için artan küresel taleple birlikte, şu anda kablosuz iletişim için kullanılan frekans bantları giderek daha kalabalık hale geldi ve milimetre dalga spektrumu içinde daha yüksek frekans bant genişliğine erişim talebini artırdı.Birçok makro trend, daha büyük veri kapasitesi ve hız talebini hızlandırdı.
1. Büyük verinin ürettiği ve işlediği veri miktarı ve türleri her geçen gün katlanarak artıyor.Dünya, her saniye sayısız cihazda büyük miktarda verinin yüksek hızlı iletimine güveniyor.2020'de kişi başı saniyede 1,7 MB veri üretti.(Kaynak: IBM).2020'nin başında küresel veri hacminin 44ZB (Dünya Ekonomik Forumu) olduğu tahmin ediliyordu.2025 yılına kadar, küresel veri oluşturmanın 175 ZB'nin üzerine çıkması bekleniyor.Başka bir deyişle, bu kadar büyük miktarda veriyi depolamak, günümüzün en büyük 12,5 milyar sabit diskini gerektiriyor.(Uluslararası Veri Şirketi)
Birleşmiş Milletler tahminlerine göre 2007, kentsel nüfusun kırsal nüfusu geçtiği ilk yıl oldu.Bu eğilim halen devam etmektedir ve 2050 yılına kadar dünya nüfusunun üçte ikisinden fazlasının kentsel alanlarda ikamet etmesi beklenmektedir.Bu, yoğun nüfuslu bu alanlarda telekomünikasyon ve veri altyapısı üzerinde artan bir baskı yarattı.
3. Pandemilerden siyasi kargaşa ve çatışmalara kadar çok kutuplu küresel kriz ve istikrarsızlık, ülkelerin küresel istikrarsızlığın risklerini azaltmak için egemenlik yeteneklerini geliştirmeye giderek daha istekli oldukları anlamına geliyor.Dünyanın dört bir yanındaki hükümetler, diğer bölgelerden yapılan ithalata olan bağımlılıklarını azaltmayı ve yerli ürünlerin, teknolojilerin ve altyapının geliştirilmesini desteklemeyi umuyor.
4. Dünyanın karbon emisyonlarını azaltma çabalarıyla birlikte teknoloji, yüksek karbonlu seyahatleri en aza indirmek için yeni fırsatlar sunuyor.Günümüzde toplantılar ve konferanslar genellikle çevrimiçi olarak yapılmaktadır.Tıbbi prosedürler bile, cerrahların ameliyathaneye gelmesine gerek kalmadan uzaktan gerçekleştirilebilir.Yalnızca ultra hızlı, güvenilir ve kesintisiz, düşük gecikme süreli veri akışları bu hassas işlemi gerçekleştirebilir.
Bu makro faktörler, insanları küresel olarak giderek daha fazla veri toplamaya, iletmeye ve işlemeye teşvik eder ve ayrıca daha yüksek hızlarda ve minimum gecikmeyle aktarım gerektirir.

Milimetre dalgaları nasıl bir rol oynayabilir?
Milimetre dalga spektrumu, daha yüksek veri iletimine izin veren geniş bir sürekli spektrum sağlar.Şu anda, çoğu kablosuz iletişim için kullanılan mikrodalga frekansları, özellikle savunma, havacılık ve acil durum iletişimi gibi belirli departmanlara tahsis edilmiş birkaç bant genişliği ile kalabalık ve dağınık hale geliyor.
Spektrumu yukarı hareket ettirdiğinizde, mevcut kesintisiz spektrum kısmı çok daha büyük olacak ve tutulan kısım daha az olacaktır.Frekans aralığını artırmak, verileri iletmek için kullanılabilecek "boru hattının" boyutunu etkili bir şekilde artırır ve böylece daha büyük veri akışları elde edilir.Milimetre dalgalarının çok daha büyük kanal bant genişliği nedeniyle, verileri iletmek için daha az karmaşık modülasyon şemaları kullanılabilir, bu da çok daha düşük gecikmeli sistemlere yol açabilir.
Zorluklar nelerdir?
Spektrumun geliştirilmesinde ilgili zorluklar vardır.Milimetre dalgaları üzerinde sinyal iletmek ve almak için gereken bileşenlerin ve yarı iletkenlerin üretilmesi daha zordur ve daha az kullanılabilir işlem vardır.Milimetre dalga bileşenlerinin imalatı da daha zordur çünkü çok daha küçüktürler, daha yüksek montaj toleransları ve kayıpları azaltmak ve salınımları önlemek için ara bağlantıların ve boşlukların dikkatli tasarımını gerektirirler.
Yayılma, milimetre dalga sinyallerinin karşılaştığı ana zorluklardan biridir.Daha yüksek frekanslarda, sinyallerin duvarlar, ağaçlar ve binalar gibi fiziksel nesneler tarafından engellenmesi veya azaltılması olasılığı daha yüksektir.Bina alanında bu, sinyali dahili olarak yaymak için milimetre dalga alıcısının binanın dışına yerleştirilmesi gerektiği anlamına gelir.Ana taşıyıcı ve uydudan yere iletişim için, sinyalleri uzun mesafelerde iletmek için daha fazla güç amplifikasyonu gerekir.Yerde, noktadan noktaya bağlantılar arasındaki mesafe, düşük frekanslı ağların ulaşabileceği daha büyük mesafe yerine 1 ila 5 kilometreyi aşamaz.
Bu, örneğin kırsal alanlarda milimetrik dalga sinyallerini uzun mesafelere iletmek için daha fazla baz istasyonuna ve antene ihtiyaç duyulduğu anlamına gelir.Bu ek altyapıyı kurmak daha fazla zaman ve maliyet gerektirir.Son yıllarda, uydu takımyıldızlarının konuşlandırılması bu sorunu çözmeye çalıştı ve bu uydu takımyıldızları, mimarilerinin çekirdeği olarak bir kez daha milimetre dalgasını aldı.
Milimetre dalgaları için en iyi dağıtım nerede?
Milimetre dalgaların kısa yayılma mesafesi, onları yüksek veri trafiğine sahip yoğun nüfuslu kentsel alanlarda dağıtım için çok uygun hale getirir.Kablosuz ağların alternatifi fiber optik ağlardır.Kentsel alanlarda, yeni optik fiberler döşemek için yolların kazılması son derece pahalı, yıkıcı ve zaman alıcıdır.Aksine, birkaç gün içinde minimum kesinti maliyeti ile milimetre dalga bağlantıları verimli bir şekilde kurulabilir.
Milimetre dalga sinyalleri tarafından elde edilen veri hızı, daha düşük gecikme sağlarken, optik fiberlerinkiyle karşılaştırılabilir.Çok hızlı bilgi akışına ve minimum gecikmeye ihtiyaç duyduğunuzda, kablosuz bağlantılar ilk tercihinizdir - bu nedenle milisaniyelik gecikmenin kritik olabileceği borsalarda kullanılırlar.
Kırsal alanlarda, fiber optik kablo döşeme maliyeti, söz konusu mesafe nedeniyle genellikle fahiştir.Yukarıda bahsedildiği gibi milimetrik dalga kulesi ağları da önemli altyapı yatırımı gerektirmektedir.Burada sunulan çözüm, verileri uzak bölgelere bağlamak için alçak Dünya yörüngesi (LEO) uyduları veya yüksek irtifa sözde uyduları (HAPS) kullanmaktır.LEO ve HAPS ağları, mükemmel veri hızları sağlarken, fiber optikler kurmaya veya kısa mesafeli noktadan noktaya kablosuz ağlar oluşturmaya gerek olmadığı anlamına gelir.Uydu iletişiminde, genellikle spektrumun düşük ucunda – Ka frekans bandında (27-31 GHz) milimetre dalga sinyalleri kullanılmıştır.Q/V ve E frekans bantları gibi daha yüksek frekanslara, özellikle de toprağa veri için dönüş istasyonuna genişlemek için alan vardır.
Telekomünikasyon getiri piyasası, mikrodalgadan milimetre dalga frekanslarına geçişte lider konumdadır.Bu, son on yılda tüketici cihazlarında (el cihazları, dizüstü bilgisayarlar ve Nesnelerin İnterneti (IoT)) artan ve daha fazla ve daha hızlı veri talebini hızlandıran artıştan kaynaklanmaktadır.
Şimdi, uydu operatörleri telekomünikasyon şirketlerinin örneğini takip etmeyi ve LEO ve HAPS sistemlerinde milimetre dalgaların kullanımını genişletmeyi umuyor.Önceden, geleneksel yerdurağan ekvator yörüngesi (GEO) ve orta Dünya yörüngesi (MEO) uyduları, milimetre dalga frekanslarında tüketici iletişim bağlantıları kurmak için Dünya'dan çok uzaktaydı.Bununla birlikte, LEO uydularının genişlemesi artık milimetre dalga bağlantılarının kurulmasını ve küresel olarak ihtiyaç duyulan yüksek kapasiteli ağların oluşturulmasını mümkün kılmaktadır.
Diğer endüstriler de milimetre dalga teknolojisini kullanmak için büyük potansiyele sahiptir.Otomotiv endüstrisinde otonom araçların güvenli bir şekilde çalışması için sürekli yüksek hızlı bağlantılar ve düşük gecikme süreli veri ağları gerekir.Tıp alanında, cerrahların uzaktan hassas tıbbi prosedürleri yürütmesini sağlamak için ultra hızlı ve güvenilir veri akışlarına ihtiyaç duyulacaktır.
On Yıllık Milimetre Dalga İnovasyonu
Filtronic, Birleşik Krallık'ta önde gelen bir milimetre dalga iletişim teknolojisi uzmanıdır.Birleşik Krallık'ta gelişmiş milimetre dalga iletişim bileşenlerini büyük ölçekte tasarlayıp üretebilen birkaç şirketten biriyiz.Yeni milimetre dalga teknolojilerini kavramsallaştırmak, tasarlamak ve geliştirmek için ihtiyaç duyulan dahili RF mühendislerimiz (milimetre dalga uzmanları dahil) var.
Geçtiğimiz on yılda, ana taşıyıcı ağlar için bir dizi mikrodalga ve milimetre dalga alıcı vericileri, güç amplifikatörleri ve alt sistemler geliştirmek üzere önde gelen mobil telekomünikasyon şirketleriyle işbirliği yaptık.En son ürünümüz, uydu iletişiminde ultra yüksek kapasiteli besleme bağlantıları için potansiyel bir çözüm sağlayan E-bandında çalışır.Son on yılda, üretimi artırmak için ağırlığı ve maliyeti azaltarak, performansı iyileştirerek ve üretim süreçlerini iyileştirerek kademeli olarak ayarlandı ve iyileştirildi.Uydu şirketleri artık bu kanıtlanmış uzay konuşlandırma teknolojisini benimseyerek yıllarca süren dahili test ve geliştirmelerden kurtulabilir.
Şirket içinde teknoloji yaratarak ve toplu üretim süreçlerini ortaklaşa geliştirerek yeniliğin ön saflarında yer almaya kararlıyız.Düzenleyici kurumlar yeni frekans bantları açarken teknolojimizin dağıtıma hazır olmasını sağlamak için her zaman inovasyonda pazara öncülük ediyoruz.
Önümüzdeki yıllarda E-bandında sıkışıklık ve daha fazla veri trafiği ile başa çıkmak için W-bandı ve D-bandı teknolojilerini şimdiden geliştiriyoruz.Yeni frekans bantları açıldığında marjinal gelir yoluyla rekabet avantajı elde etmelerine yardımcı olmak için endüstri müşterileriyle birlikte çalışıyoruz.
Milimetre dalgalar için bir sonraki adım nedir?
Verilerin kullanım oranı tek yönde gelişecek ve veriye dayalı teknoloji de sürekli gelişiyor.Artırılmış gerçeklik geldi ve IoT cihazları her yerde bulunur hale geliyor.Yerli uygulamalara ek olarak, büyük endüstriyel süreçlerden petrol ve gaz sahalarına ve nükleer enerji santrallerine kadar her şey uzaktan izleme için IoT teknolojisine doğru kayıyor ve bu da bu karmaşık tesisleri çalıştırırken manuel müdahale ihtiyacını azaltıyor.Bunların ve diğer teknolojik gelişmelerin başarısı, onları destekleyen veri ağlarının güvenilirliğine, hızına ve kalitesine bağlı olacak ve milimetre dalgaları gerekli kapasiteyi sağlayacak.
Milimetrik dalgalar, kablosuz iletişim alanında 6GHz'in altındaki frekansların önemini azaltmadı.Aksine, özellikle büyük veri paketleri, düşük gecikme süresi ve daha yüksek bağlantı yoğunluğu gerektiren farklı uygulamaların başarılı bir şekilde teslim edilmesini sağlayan spektrumun önemli bir tamamlayıcısıdır.

Veri ile ilgili yeni teknolojilerin beklentilerine ve fırsatlarına ulaşmak için milimetrik dalgaların kullanılması ikna edicidir.Ancak zorluklar da var.
Yönetmelik bir meydan okumadır.Düzenleyici makamlar belirli uygulamalar için lisans verene kadar daha yüksek milimetre dalga frekans bandına girmek imkansızdır.Bununla birlikte, talebin tahmin edilen üstel büyümesi, düzenleyicilerin tıkanıklık ve paraziti önlemek için daha fazla spektrum yayınlamak için artan bir baskı altında olduğu anlamına gelir.Pasif uygulamalar ile meteorolojik uydular gibi aktif uygulamalar arasında spektrum paylaşımı, Asya Pasifik Hz frekansına geçmeden daha geniş frekans bantları ve daha sürekli spektruma izin verecek ticari uygulamalar üzerinde de önemli tartışmaları gerektirmektedir.
Yeni bant genişliğinin sağladığı fırsatlardan yararlanırken, daha yüksek frekanslı iletişimi teşvik edecek uygun teknolojilere sahip olmak önemlidir.Bu nedenle Filtronic, gelecek için W-bandı ve D-bandı teknolojileri geliştirmektedir.Gelecekteki kablosuz teknoloji ihtiyaçlarını karşılamak için gerekli alanlarda bilgi ve becerilerin geliştirilmesini teşvik etmek için üniversiteler, hükümetler ve endüstrilerle işbirliği yapmamızın nedeni de budur.Birleşik Krallık, gelecekteki küresel veri iletişim ağlarının geliştirilmesinde başı çekecekse, hükümet yatırımını RF teknolojisinin doğru alanlarına yönlendirmesi gerekiyor.
Akademi, hükümet ve endüstride bir ortak olarak Filtronic, verilere giderek daha fazla ihtiyaç duyulan bir dünyada yeni işlevler ve olanaklar sağlaması gereken gelişmiş iletişim teknolojilerinin geliştirilmesinde lider bir rol oynamaktadır.