UCLの研究者らにより、より高速で信頼性の高い無線通信を約束する無線伝送の新たな世界記録が樹立されました。

チームは、5 ～ 150 ギガヘルツ (GHz) という記録的な周波数範囲で 938 ギガビット/秒 (Gb/s) の速度でデータを無線送信することに成功しました。

この速度は、英国における最高の平均 5G ダウンロード速度 (現在 100 メガビット/秒 (Mb/s) 以上) よりも最大 9,380 倍高速です。合計帯域幅 145GHz は以前の 5 倍以上です無線伝送世界記録。

通常、ワイヤレス ネットワークは次を使用して情報を送信します。電波狭い周波数範囲にわたって。Wi-Fi や 5G モバイルなどの現在のワイヤレス伝送方法は、主に 6 GHz 未満の低周波数で動作します。

しかし、この周波数範囲での混雑により、無線通信の速度が制限されています。

UCL Electronic & Electrical Engineering の研究者は、無線と電気の両方を組み合わせて、より広範囲の無線周波数を通じて情報を送信することで、このボトルネックを克服しました。光学技術初めて。結果は次のとおりです説明されたに発表された研究では光波技術ジャーナル。

この無線スペクトルのより効率的な利用により、今後 3 ～ 5 年間の無線データ容量と速度に対する需要の高まりに応えることが期待されます。

UCL Electronic & Electrical Engineering の研究の上級著者である Zhixin Liu 博士は次のように述べています。コミュニケーションシステムは高速データ アクセスの需要の高まりに対応するのに苦労しており、ユーザーと光ファイバー ネットワーク間の最後の数メートルの容量が足かせとなっています。

「私たちのソリューションは、高い信号品質を維持し、さまざまな周波数リソースにアクセスする際の柔軟性を提供しながら、利用可能な周波数をより多く使用して帯域幅を増やすことです。これにより、超高速で信頼性の高い通信が実現します。」ワイヤレスネットワーク、ユーザー端末とインターネット間の速度のボトルネックを克服します。

「私たちの新しいアプローチは、これらの障壁を克服するために、高速エレクトロニクスとミリ波フォトニクスという 2 つの既存の無線技術を初めて組み合わせたものです。この新しいシステムにより、前例のない速度での大量のデータの送信が可能になります。無線通信の未来。」

現在の無線技術の限界に対処するために、UCL の研究者らは、5 ～ 50 GHz の範囲で優れた性能を発揮する高度なエレクトロニクスと、光を使用して無線情報を生成するフォトニクスと呼ばれる技術を組み合わせた新しいアプローチを開発しました。50～150GHzの範囲。

研究チームは、電子デジタル/アナログ信号発生器と光ベースの無線信号発生器を組み合わせて高品質の信号を生成し、5 ～ 150 GHz の幅広い周波数でデータを送信できるようにしました。

無線技術への影響

最先端の通信ネットワークは、機能するためにいくつかのテクノロジーに依存しています。光ファイバー通信システムは、大陸間やデータセンターから家庭まで長距離にわたってデータを送信します。ワイヤレス テクノロジは、多くの場合、データが短距離で送信される最終段階 (たとえば、家庭用のインターネット ルーターから Wi-Fi 経由でそれに接続されているデバイスまで) に登場します。

現代の通信ネットワークのバックボーンを形成する光ファイバーは近年、帯域幅と速度において大きな進歩を遂げていますが、家庭、職場、公共スペースの最後の数メートルで情報を送信する無線技術における同様の進歩がなければ、その進歩は限定的です。世界中で。

UCL が開発した新しいテクノロジーは、さまざまな分野、特に人々が自宅やその他の公共の場所で依存している Wi-Fi 接続に革命を起こす可能性があります。

携帯電話ユーザーは、このタイプのシステムを利用した 5G およびそれ以降の 6G ネットワークにより、より高速なモバイル インターネット速度とより安定した接続を期待できます。これにより、人口が密集した都市環境やコンサートなどの大規模なイベントで、より多くの人が速度低下を経験することなくネットワークを使用したり、同じ数のユーザーにはるかに高速な速度を提供したりできるようになります。

たとえば、2 時間の 4k Ultra HD フィルム (約 14 GB のデータ) を 5G 経由で 100 Mb/s でダウンロードするには 19 分かかります。新しいテクノロジーを使用すると、わずか 0.12 秒でダウンロードできました。

この研究の著者であり、UCL Electronic & Electrical Engineering の UCL Institute of Communications and Connected Systems (ICCS) の所長である Izzat Darwazeh 教授は、「無線技術の美しさは、空間と場所の点での柔軟性です。複雑な機器が配置されている工場など、光ケーブル配線が困難なシナリオで使用されます。

「この取り組みにより、次世代のデジタル通信インフラストラクチャ内の無線周波数および光通信システムによって実現された帯域幅と速度の向上により、ワイヤレス技術が最新の状態に達します。」

このテクノロジーは現在実験室でのみ実証されていますが、商用テストに使用できるプロトタイプ システムの作成に向けた作業が進行中です。これが成功すれば、この技術は3～5年以内に商用機器に組み込めるようになるだろう。

この研究の著者であり、ICCSの共同ディレクターであり、UCL光ネットワークグループの責任者であるポリーナ・ベイベル教授は、「世界をリードするテストベッドと実験施設の確立を可能にするために、この研究を支援してくれたUKRIとEPSRCに感謝します」と述べた。これらの分野における能力は英国の国家通信インフラの将来にとって不可欠であり、重要な資源である。」

詳細情報:Zichuan Zhou 他、電子信号と光子支援信号生成を組み合わせた 938 Gb/s、5 ～ 150 GHz の超広帯域無線伝送、光波技術ジャーナル（2024年）。DOI: 10.1109/JLT.2024.3446827