엔지니어들이 무선으로 데이터를 얼마나 빨리 전송할 수 있는지에 대한 새로운 기록을 세웠습니다.
UCL의 연구자들이 더 빠르고 안정적인 무선 통신을 약속하는 무선 전송 분야에서 새로운 세계 기록을 세웠습니다.
이 팀은 5~150기가헤르츠(GHz)의 기록적인 주파수 범위에서 초당 938기가비트(Gb/s)의 속도로 데이터를 무선으로 성공적으로 전송했습니다.
이 속도는 현재 초당 100메가비트(Mb/s) 또는 1 이상인 영국의 최고 평균 5G 다운로드 속도보다 최대 9,380배 빠릅니다 . 145GHz의 총 대역폭은 이전 무선 전송 세계 기록보다 5배 이상 높습니다.
일반적으로 무선 네트워크는 좁은 주파수 범위에서 전파를 사용하여 정보를 전송합니다. Wi-Fi 및 5G 모바일과 같은 현재 무선 전송 방법은 주로 6GHz 미만의 저주파에서 작동합니다.
그러나 이 주파수 범위의 혼잡으로 인해 무선 통신 속도가 제한되었습니다.
UCL 전자 및 전기 공학 연구원들은 처음으로 무선 및 광학 기술을 결합하여 훨씬 더 광범위한 무선 주파수를 통해 정보를 전송함으로써 이러한 병목 현상을 극복했습니다. 결과는 The Journal of Lightwave Technology 에 게재된 새로운 연구에 설명되어 있습니다.
무선 스펙트럼의 효율적인 활용은 향후 3~5년 동안 무선 데이터 용량과 속도에 대한 증가하는 수요를 충족하는 데 도움이 될 것으로 기대됩니다.
UCL 전자 및 전기공학과의 본 연구의 수석 저자인 지신 류 박사는 "현재 무선 통신 시스템은 고속 데이터 접속에 대한 수요 증가에 부응하기 위해 고군분투하고 있으며, 사용자와 광섬유 네트워크 사이의 마지막 몇 미터 용량이 걸림돌이 되고 있다"고 말했습니다.
"저희의 솔루션은 사용 가능한 주파수를 더 많이 사용하여 대역폭을 늘리고, 높은 신호 품질을 유지하고, 다양한 주파수 리소스에 액세스할 때 유연성을 제공하는 것입니다. 이를 통해 초고속의 안정적인 무선 네트워크가 구축되어 사용자 단말기와 인터넷 간의 속도 병목 현상을 극복할 수 있습니다.
"저희의 새로운 접근 방식은 고속 전자 기술과 밀리미터파 광자학이라는 두 가지 기존 무선 기술을 처음으로 결합하여 이러한 장벽을 극복합니다. 이 새로운 시스템은 전례 없는 속도로 대량의 데이터를 전송할 수 있게 해주며, 이는 무선 통신의 미래에 매우 중요할 것입니다."
무선 기술의 현재 한계를 해결하기 위해 UCL의 연구자들은 5~50GHz 범위에서 좋은 성능을 보이는 첨단 전자 기술과 빛을 사용하여 무선 정보를 생성하는 광자공학이라는 기술을 결합하는 새로운 접근법을 개발했습니다. 이 기술은 50~150GHz 범위에서 좋은 성능을 보입니다.
연구팀은 전자 디지털-아날로그 신호 발생기와 광 기반 무선 신호 발생기를 결합하여 고품질 신호를 생성함으로써 5~150GHz의 광범위한 주파수에 걸쳐 데이터를 전송할 수 있었습니다.
무선 기술에 미치는 영향
최첨단 통신망은 여러 가지 기술을 사용하여 작동합니다. 광섬유 통신 시스템은 대륙 간, 데이터 센터에서 사람들의 집까지 장거리에 걸쳐 데이터를 전송합니다. 무선 기술은 종종 마지막 단계에서 데이터가 짧은 거리로 전송될 때, 예를 들어 가정용 인터넷 라우터에서 Wi-Fi를 통해 연결된 장치로 전송될 때 사용됩니다.
현대 통신망의 중추를 이루는 광섬유는 최근 몇 년 동안 대역폭과 속도 면에서 큰 발전을 이루었지만, 전 세계의 가정, 직장, 공공 장소에서 최종 수 미터까지 정보를 전송하는 무선 기술의 발전 없이는 이러한 성과는 제한적입니다.
UCL에서 새롭게 개발한 기술은 다양한 분야에 혁명을 일으킬 잠재력을 가지고 있으며, 특히 사람들이 집이나 다른 공공장소에서 의존하는 Wi-Fi 연결 분야에 큰 변화를 가져올 것입니다.
모바일 폰 사용자는 이러한 유형의 시스템으로 구동되는 5G 및 이후 6G 네트워크로 더 빠른 모바일 인터넷 속도와 더 안정적인 연결을 기대할 수 있습니다. 이를 통해 더 많은 사람들이 인구 밀도가 높은 도시 환경이나 콘서트와 같은 대규모 이벤트에서 속도 저하 없이 네트워크를 사용하거나 동일한 수의 사용자에게 훨씬 더 빠른 속도를 제공할 수 있습니다.
예를 들어, 2시간 분량의 4k Ultra HD 영화(약 14GB 데이터)를 5G에서 100Mb/s로 다운로드하는 데 19분이 걸립니다. 새로운 기술을 사용하면 단 0.12초 만에 다운로드할 수 있습니다.
연구의 저자이자 UCL 전자 및 전기 공학과 UCL 통신 및 연결 시스템 연구소(ICCS) 소장인 이자트 다르와제 교수는 "무선 기술의 장점은 공간과 위치 측면에서 유연성이 있다는 것입니다. 복잡한 장비 배열이 있는 공장과 같이 광 케이블이 어려운 시나리오에서 사용할 수 있습니다.
"이 작업은 차세대 디지털 통신 인프라 내에서 무선 주파수 및 광 통신 시스템으로 달성된 대역폭과 속도 증가에 맞춰 무선 기술을 최신 상태로 유지합니다."
이 기술은 현재 실험실에서만 시연되었지만, 상업적 테스트에 사용할 수 있는 프로토타입 시스템을 생산하기 위한 작업이 진행 중입니다. 이것이 성공적이라면, 이 기술은 3~5년 내에 상업적 장비에 통합될 준비가 될 것입니다.
연구의 저자이자 ICCS의 공동 책임자이자 UCL Optical Networks Group의 책임자인 폴리나 베이벨 교수는 "이 분야에서 세계 최고의 테스트베드와 실험 역량을 구축할 수 있도록 지원해 준 UKRI와 EPSRC에 감사드립니다. 이는 영국의 국가 통신 인프라의 미래에 필수적이며, 이는 중요한 자원입니다."라고 말했습니다.
이 연구는 공학 및 물리과학 연구 위원회(EPSRC)의 지원을 받았습니다.
메모:
1 영국 모바일 인터넷 속도에 대한 자세한 분석은 Ofcom 보고서에서 확인할 수 있습니다. 모바일 문제 2024.보고서는 2024년 5G 연결의 47%가 평균 다운로드 속도가 100Mbit/s 이상임을 강조했습니다. 평균 속도는 네트워크 제공업체와 위치에 따라 다릅니다.
출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2024/10/241016120544.htm
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