Lancasterin yliopiston insinöörien johtama 2,9 miljoonan euron Euroopan unionin Horizon 2020 Ultrawave -hankkeen tavoitteena on rakentaa ensimmäistä kertaa tekniikoita, jotka pystyvät hyödyntämään koko millimetriaaltojen spektriä yli 100 gigahertsin taajuusalueella.
Ultrawave -konseptissa on tarkoitus luoda ultrakapasiteettinen verkkokerros, joka pyrkii saavuttamaan 100 gigabittiä dataa sekunnissa tason. Tällainen kerros pystyy syöttämään dataa satoihin pien- ja pikosoluihin riippumatta mobiililaitteiden tiheydestä soluissa, joten se avaa tietä uusille verkkoarkkitehtuureille, jotka tähtäävät täyden 5G:n toteuttamiseen.
Kehitettävä runkoverkkokerros tarjoaa yli 100 gigabitin kaistan neliökilometrin alalle Point to Multipoint -tekniikalla D-kaistalla (141 - 174,8 GHz) yli 500 metrisen säteen kattavuudella. Verkkoon syötetään dataa uudenlaisilla G-kaistan (300 GHz) 600-metrisillä point-to-point -linkeillä.
Vain millimetriaaltojen taajuudet 30 - 300 GHz ja niiden usean GHz:n kaistanleveydet voivat tukea kymmenien gigabittien langatonta tiedonsiirtonopeutta. Valitettavasti sade voi heikentää tai estää tiedonsiirtoa ja muutkin tekniset rajat ovat toistaiseksi estäneet tämän taajuusalueen täyden hyödyntämisen.
Järjestelmän vaativa lähetysteho saavutetaan kolmella keskeisellä teknologialla; tyhjiöelektroniikalla, puolijohde-elektroniikalla ja -fotoniikalla, joilla muodostettava langaton järjestelmä mahdollistaa lähetystehon useiden wattien tasolla.
Näitä tehotasoja voidaan tuottaa vain uudenlaisilla millimetriaaltojen kulkuaalto-putkilla (Traveling wave tube). Sellaisia on jo toteutettu 140 Ghz:n tasolla käytännössä ja laboratorioissa jopa 1 terahertsin demonstaatioina.
D-kaistalla käytetään EU:n FP7 Terascreen -hankkeessa kehitettyä uutta OMMIC D004IH 40 nm -prosessia LNA:lle sekä ylös- ja alasmuuntimille. G-kaistan piirisarja sisältää tehovahvistimen ohjaimen TWT:lle ja alasmuuntimen Ferdinand Braun Instituutin suunnittelema ja valmistamana.
Veijo Hänninen
Nanobittejä 21.9.2017
