Dünya genelinde 5G altyapısı yaygınlaşmaya devam ederken, teknoloji dünyasının gözü çoktan bir sonraki kuşak olan 6G standartlarına çevrildi. Bu alanda uzun müddettir kıymetli Ar-Ge çalışmaları yürüten Japonya, geleceğin bağlantı ağlarının temelini oluşturacak çok kritik bir muvaffakiyete imza attı.

Tokushima Üniversitesi araştırmacıları, optik mikrocomb (mikrotarak) teknolojisinden faydalanarak gerçekleştirdikleri kablosuz bilgi iletim deneylerinde, 560 GHz terahertz bandında tam 112 Gbps (gigabit/saniye) üzere inanılmaz bir data transfer suratına ulaşıyor. Bu gelişme, 420 GHz frekans düzeyinin üzerinde 100 Gbps barajını aşan dünyadaki birinci kablosuz bağlantı gösterimi olarak kayıtlara geçiyor ve 6G altyapısının ticari olarak hayata geçirilmesinde en büyük manilerden birini ortadan kaldırıyor.

• Frekans ve Sürat Hududu Aşıldı: Tokushima Üniversitesi öncülüğündeki araştırmacılar, 560 GHz üzere epeyce yüksek bir terahertz frekans bandında saniyede 112 Gbps bilgi transfer suratına ulaşarak dünya rekoru kırıyor.

• Mikrocomb Teknolojisi ile Çip Tahlili: Klâsik elektronik devrelerin yüksek frekanstaki verimsizlik problemini çözmek ismine geliştirilen fotonik mikrocomb çipi, hem donanım maliyetlerini ve boyutunu düşürüyor hem de yüksek kararlılık sunuyor.

• Mobil Omurganın Geleceği Şekilleniyor: Elde edilen bu muazzam sürat, bilhassa baz istasyonları ortasındaki bilgi trafiğini taşıyan taşınabilir omurga çizgilerinde (backhaul) fiber optik kablolara olan bağımlılığı azaltma potansiyeli taşıyor.

Terahertz Dalgalarının Gücü ve Aşılması Gereken Zorluklar

Mevcut 5G teknolojileri, dataları taşımak için milimetrik dalgalar (mmWave) da dahil olmak üzere muhakkak frekans aralıklarını kullanıyor. Lakin data tüketiminin her geçen gün katlanarak artması, bilim insanlarını 300 GHz ile 3 THz ortasında yer alan ve “Terahertz (THz) bölgesi” olarak isimlendirilen çok daha yüksek frekans bantlarını keşfetmeye zorluyor. Bu bantlar, teorik olarak devasa bir bant genişliği ve çok daha süratli data transferi vaat ediyor.

Fakat pratikte bu yüksek frekanslara çıkıldığında çok önemli kararsızlıklar ve sinyal kayıpları yaşanıyor. Klasik elektronik devreler ve bileşenler, 500 GHz üzere düzeylerde verimli bir halde çalışamıyor, çok gürültü üretiyor ve sinyal bütünlüğünü koruyamıyor. İşte Japon araştırmacıların geliştirdiği sistem, tam olarak bu noktada devreye giriyor ve elektronik kısıtlamaları büsbütün ortadan kaldırarak fotonik tabanlı bir yaklaşım getiriyor.

Soliton Mikrocomb ve Entegre Sıcaklık Denetimi Teknolojisi

Prof. Takeshi Yasui liderliğindeki araştırma grubu, hassas ve yüksek frekanslı sinyaller üretmek için optik fiberi direkt silikon nitrür bazlı bir mikrorezonatöre bağlıyor. Bu özel mimari, laboratuvar ortamlarında her vakit büyük bir sorun olan hassas optik hizalama muhtaçlığını büsbütün ortadan kaldırıyor. Üretilen “soliton mikrocomb” teknolojisi sayesinde, aygıtın fizikî boyutu küçülürken çalışma kararlılığı azamî düzeye çıkıyor.

Ayrıca sistemin içerisine yerleştirilen entegre sıcaklık denetim işlevi, çevresel sıcaklık değişimlerinin sinyal kalitesi üzerindeki olumsuz tesirlerini engelliyor. Bu özellik, yüksek güçlü optik pompalama altında bile düşük gürültülü terahertz dalgalarının üretilmesini sağlıyor.

Laboratuvardaki kablosuz iletim testleri sırasında araştırmacılar, iki farklı modülasyon formatı deniyor. QPSK formatında 84 Gbps sürate ulaşılırken, daha gelişmiş olan 16QAM formatında ise saniyede tam 112 Gbps data iletim suratına problemsiz bir biçimde ulaşıyor.

Fiber Optik Performansında Kablosuz Dönem

Bu muvaffakiyetin en büyük yansıması taşınabilir operatörlerin altyapı maliyetlerinde görülecektir. Telekom operatörleri, kentler ortası yahut baz istasyonları ortasındaki devasa data trafiğini taşımak için kilometrelerce uzunlukta fiber optik kablolar döşemek zorunda kalıyor. Fizikî kablo döşemenin imkansız yahut çok maliyetli olduğu coğrafik şartlarda, kablosuz olarak fiber optik performansına yaklaşmak hayati bir değer taşıyor.

Japonya’nın geliştirdiği bu minyatür fotonik çip, baz istasyonlarının ve ağ ekipmanlarının küçülmesini sağlarken, kablosuz olarak fiber optik kalitesinde data aktarılmasının da önünü açıyor.

Araştırma grubunun bir sonraki gayesi ise sinyaldeki faz gürültüsünü daha da azaltarak bilgi suratını katlamak ve bu teknolojinin daha uzak aralıklarda de çalışabilmesini sağlayacak gelişmiş anten dizaynları üzerinde çalışmak oluyor.

Ticari 6G ağlarının 2030’lu yılların başında hayatımıza girmesi beklenirken, bu şekil devrimsel adımlar geleceğin internet standartlarının iddia edilenden çok daha süratli ve kararlı olacağını gösteriyor.