Bayangkan masa depan di mana koneksi internet tidak hanya secepat kilat namun juga sangat andal, bahkan di ruang ramai. Visi ini dengan cepat mendekati kenyataan, berkat penelitian baru mengenai teknologi komunikasi terahertz. Inovasi-inovasi ini dirancang untuk mentransformasi komunikasi nirkabel, khususnya seiring kemajuan teknologi komunikasi menuju jaringan generasi berikutnya, 6G.
Saya seorang insinyur yang berfokus pada fotonik, studi tentang bagaimana cahaya dan gelombang elektromagnetik lainnya dihasilkan dan dideteksi. Dalam penelitian ini, saya dan rekan saya telah mengembangkan chip beamformer topologi silikon. Topologi mengacu pada fitur fisik dalam silikon yang membantu mengarahkan gelombang terahertz, dan beamformer mengacu pada tujuan chip: membentuk gelombang terahertz menjadi sinar terarah.
Frekuensi terahertz sangat penting untuk 6G, yang rencananya akan diluncurkan oleh perusahaan telekomunikasi pada tahun 2030. Spektrum frekuensi radio yang digunakan oleh jaringan nirkabel saat ini menjadi semakin padat. Gelombang Terahertz menawarkan solusi dengan menggunakan bagian spektrum elektromagnetik yang relatif kosong antara gelombang mikro dan inframerah. Frekuensi yang lebih tinggi ini dapat membawa data dalam jumlah besar, menjadikannya ideal untuk aplikasi intensif data di masa depan.
Chip kami mengambil sinyal terahertz dari satu sumber dan membaginya menjadi 54 sinyal lebih kecil, yang kemudian dipandu melalui 184 saluran kecil dengan 134 tikungan tajam. Setiap beam dapat mengirim dan menerima data dengan kecepatan 40 hingga 72 gigabit per detik, jauh lebih cepat dibandingkan jaringan 5G saat ini.
Dengan bantuan kecerdasan buatan, kami merancang chip tersebut agar memiliki pola sarang lebah mikroskopis tertentu untuk membentuk jalur gelombang terahertz. Rangkaian saluran mengirimkan sinar yang kuat dan terfokus yang mencakup keseluruhan 360 derajat di sekitar chip. Hal ini memungkinkan ponsel atau perangkat nirkabel lainnya di mana saja di sekitar router Wi-Fi atau perangkat komunikasi lain yang menggunakan chip untuk menerima sinyal berkecepatan tinggi. Kami mendemonstrasikan chip tersebut dengan membagi sinyal masukan dari video streaming HD menjadi empat berkas keluaran.
Beamformer dalam jaringan nirkabel
Gelombang Terahertz memiliki jangkauan yang lebih pendek dibandingkan dengan sinyal frekuensi rendah yang digunakan pada jaringan 4G dan 5G. Beamformer Terahertz mengatasi tantangan ini dengan mengarahkan sinyal frekuensi tinggi secara tepat untuk memastikan sinyal mencapai tujuannya tanpa kehilangan atau degradasi.
Beamformer sangat penting untuk komunikasi nirkabel generasi berikutnya. Tidak seperti antena tradisional yang memancarkan sinyal tanpa pandang bulu, beamformer memfokuskan sinyal ke arah tertentu, sehingga meningkatkan efisiensi dan keandalan. Chip kami memastikan bahwa sinar tersebut memberikan cakupan ke segala arah.
Pendekatan terfokus ini tidak hanya memperluas jangkauan sinyal namun juga meningkatkan kualitasnya, bahkan pada jarak jauh. Beamformer kemungkinan besar berperan penting dalam mengelola koneksi yang stabil dengan mengurangi interferensi seiring bertambahnya miliaran perangkat yang terhubung di dunia.
Masa depan dengan beamforming terahertz
Potensi dampak chip beamforming terahertz pada kehidupan sehari-hari sangat besar. Misalnya, chip ini memungkinkan pengunduhan film 4K ultrahigh-definition hanya dalam hitungan detik dibandingkan dengan 11 menit melalui W-Fi saat ini, atau mendukung pengalaman virtual dan augmented reality yang imersif tanpa jeda.
Selain hiburan, mereka juga dapat mewujudkan komunikasi holografik secara real-time, di mana orang-orang tampak seperti hologram yang hidup. Kota pintar dapat menggunakan teknologi ini untuk mengoordinasikan sistem lalu lintas dan tanggap darurat dengan lancar, sementara layanan kesehatan dapat memperoleh manfaat dari operasi jarak jauh di mana dokter mengontrol instrumen robotik dari jauh.
Chip beamforming terahertz mewakili langkah maju yang signifikan menuju komunikasi nirkabel yang lebih cepat dan andal dengan mengatasi tantangan transmisi sinyal frekuensi tinggi.
Ranjan Singh, Profesor Teknik Elektro, Universitas Notre Dame
Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.