Viime vuosina 60 gigahertsin langaton tekniikka on avannut tien valikoimalle uusia sovelluksia. Vaikka tekniikka itsessään on ollut olemassa jo vuosien ajana, uudet standardit ja uudet laitteet mahdollistavat kaapelin ja johtojen korvaavien laitteiden ja nopeiden langattomien paluukanavien toteuttamisen.

Artikkelin kirjoittaja Josh Mickolio työskentelee Digi-Keyllä RF-tuotteiden tuotepäällikkönä. Josh on työskennellyt langattomien tuotteiden parissa jo yli 10 vuotta. Hänellä on kokemusta esimerkiksi bluetooth-, mobiiliverkko-, wlan-, zigbee- ja erillisten Rf-piirien suunnittelusta sekä pääte- että verkkolaitteisiin.

Uusin IEEE 802.11ad hyödyntää 60 gigahertsin taajuuksia gigabitin langattomiin yhteyksiin. Linkin nopeus on suuri, mutta kantama lyhyt, sillä signaali vaimenee helposti veden ja muiden materiaalien vaikutuksesta. Tämä tarkoittaa, että teknologia sopii paremmin lyhyisiin, pisteestä pisteeseen -tyyppisiin yhteyksiin. Ensimmäinen iso tavoite on korvata niillä HDMI-kaapelit, jotka siirtävät teräväpiirto- ja 3D-videokuvaa digipäätteestä suurelle televisioruudulle. Mahdollisuus integroida tämä tekniikka älypuhelimeen ja muihin kannettaviin laitteisiin herättää tällä hetkellä eniten markkinakiinnostusta. HD-videon siirto pienestä laitteesta television ruudulle houkuttaa sovelluksena monia.

Kaiken tämän perusteella ABI Research ennustaa, että jo ensi vuonna myydään yli miljardi 60 gigahertsin radion sisältävää laitetta.

Uusi 60 gigahertsin alueella toimiva IEEE 802.11ad-wifi-standardi mahdfollistaa nopeasti, jopa 7 gigabittiä sekunnissa siirtävät lyhyen kantaman linkit PC:n ja älypuhelimen sekä suurikokoisen ruudun välillä.

802.11ad-tekniikasta sovittiin tammikuussa 2013. Samaan aikaan kaksi teollisuusjärjestöä - Gigabit WiFi Alliance ja WiFi Alliance – liittyivät yhteen kehittämään ja edistämään tekniikan käyttöönottoa. Ensimmäiset sertifioinnit on jo tehty ja tekniikka tekee hiljalleen tuloaan myös markkinoille ultrakannettavissa ja erilaisissa mediansiirron oheislaitteissa. Yli 300 kehittäjää laite- ja piiritoimittajilta, palveluntarjoajilta ja järjestelmäintegraattoreilta oli mukana tekniikan ratifiointiprosessissa ja se onnistui puolta nopeammin kuin aiemmissa WiFi-standardeissa.

Totuus on, että 60 gigahertsin taajuusalue on käytettävissä kaikkialla maailmassa, mikä on tärkein tekniikan yleistymistä nopeuttava voima. Eri maiden välillä välillä on taajuuksissa pieniä eroja (ks. kuva 2), mikä puolestaan pakottaa suunnittelemaan laitteiden arkkitehtuurit joustavammiksi.

Standardi jakaa 60 gigahertsin lisensoimattoman taajuusalueen neljään 2,16 gigahertsin kanavaan. OFDM:n ja eri modulointitapojen avulla päästään jopa 7 gigabitin sekuntinopeuksiin. Tarjolla on myös yksikanavainen versio, jopa pienellä tehonkulutuksella yltää 4,6 gigabitin datanopeuteen sekunnissa.

60 gigahertsin lisensoimaton alue vaihtelee hieman eri puolilla maailmaa.

Seuraava vaihe on älypuhelin. 802.11ad-tekniikka nähdään laajasti WiFin seuraavaksi askeleeksi 11.ac:n jälkeen. Sen käyttö älypuhelimissa perustuu suurelta osin median ja datan siirtoon laitteiden välillä, esimerkiksi teräväpiirtovideon siirrossa taulutelevisioon. WiGig- tai 11.ad-tekniikoiden suosio älypuhelimissa määrittelee sen hyväksynnän kaikilla muilla markkinoilla. Esimerkiksi televisioihin tekniikka tulee ensin mokkuloiden muodossa, sitten integroituna televisioon ja digipäätteeseen, blu-ray-soittimeen sekä seuraavan polven pelikonsoleihin.

WiGig Alliancen kehittämä versio 802.11ad-tekniikasta määrittelee myös adaptiivisen keilanmuodostusmahdollisuuden, joka tuottaa antennivahvistuksen ja suunnatun linkin. Tämä minimoi häiriöt ja mahdollistaa sen, että ympäristö voidaan säätää linkin datanopeuden ja luotettavuuden kannalta optimaaliseksi. WiGig-versio myös käyttää PAL-protokollasovituskerroksia (protocol adaptation layers), joiden avulla kehittäjät voivat työstää WiGig-taajuuksia hyödyntäviä spesifejä näyttöliitäntöjä kuten HDMI ja DisplayPort, mutta myös langattomia PCI Express- ja USB-liitäntöjä.

Israelilainen Wilocity työskentelee tiiviisti WiFi-piirejäkin kehittävän Qualcommin tytäryhtiön Atherosin kanssa ja jo tammikuussa 2013 he julkistivat ensimmäisen kolmella taajuusalueella toimiva referenssisuunnittelun, joka yhdisti 802.11ac- ja 802.11a-linkit samaan moduuliin. Jo tuon ensimmäisen moduulin avulla kuluttajat pääsivät liittymään muihin laitteisiin 60 gigahertsin taajuudella useiden gigabittien nopeudella, ja samalla laite tuki vanhempia 2,4 ja 5 gigahertsin WiFi-yhteyksiä.

Verkkokortit tulevat tarjolle NGFF-kortteina (next-generation form factor) sekä pienempinä HMC-kortteina (half-mini card). Näiden ansiosta käyttöjärjestelmä näkee WiGig-linkin PCI Express -liitäntänä, eikä tarvitse erillistä ajuria. Tekniikan integrointi laitteeseen on näin paljon yksinkertaisempaa.

60 gigahertsin PCI Express -minikortti asennetaan uusimpien ultrabook-kannettavien läppäreiden sisään.

Toinen piirejä valmistava uudempi yritys on torontolainen Peraso Technologies, joka uskoo saavansa markkinoille vain viisi dollaria maksavan 60 gigahertsin lähetin-vastaanottimen. 7 x 7 x 0,6 millin koteloon istutettu piiri integroidunsa antenninsa kera tuottaa 310 milliwatin lähetystehon (16,5 desibeliä) ja vastaanotto onnistuu 270 milliwatin teholla, joten piiri sopii pieniin, kannettaviin laitteisiin.

Bristolista Englannista tuleva Blu Wireless Technologu on myös rakentanut oman 60 gigahertsin kehitystiiminsä. Tiimi on kehittänyt oman järjestelmä-IP:nsä 60 gigahertsiin ja sen HYDRA-radio-arkkitehtuurin massiivisen rinnakkaisen laskennan prosessorilla on jo useita avainasiakkaita. Blu Wirelessillä on 15 sovelluspatenttia ja yhtiö tähtää radiopiirillään lyhyen kantaman nopeisiin linkkeihin esimerkiksi mobiilipeleissä, langattomassa HDMI:ssä ja WiFi-näytöissä.

Blu Wireless tästää myös suurempaa kaistanleveyttä vaativiin 4G/LTE-verkkojen langattomiin paluukanaviin samalla IP:llä, ja tästä on nopeasti tulossa varsin suosittu käyttöalue 60 gigahertsin radioille.

Saksalainen Infineon Technologies on jo toimittanut 60 gigahertsin BGTx0-piirisarjojaan Englannin Devonissa toimivalle Sub10 Systemille gigabittiluokan mikroaaltolinkkejä varten. Lähetinvastaanotin pitää sisällään koko RF-etupään 57-64 gigahertsin, 71-76 gigahertsin tai 81-86 gigahertsin millimetriaaltojen alueelle. Näissä paluukanavalinkeissä voidaan siirtää dataa yli 1 gigabitin sekuntinopeudella noin 2,5 kilometriin yltävillä kantamilla.

Piirisarjan volyymituotanto alkoi jo keväällä 2014. Se korvaa yli kymmenen erillispiiriä yhdellä sirulla, mikä yksinkertaistaa järjestelmäsuunnittelua ja pienentää tehonkulutusta samalla kun auttaa alentamaan käyttökustannuksia.

Seuraavaksi älypuhelimeen

Monen vuoden kehityksen, varaslähtöjen ja epäonnistuneiden yritysen jälkeen 60 gigahertsin radiotekniikka on viimein lähdössä lentoon. Samalla vanha UWB-haamu pääsee ansaitsemaansa lepoon. Globaali 802.11ad-standardi ja sitä tukeva WiFi Alliance -ryhmittymä antaa tekniikalle sen kaipaaman laajan

Kuluttajalaitteiden ja langattomien verkkojen paluukanavalinkkein piirien volyymitoimitukset ovat alkaneet ja tekniikka on vihdoin valmis laajempaan käyttöön.

Tekniikan toiminta on jo varmistettu ja verkkokortteja on integroitu ultrakannettaviin. Siirtymä älypuhelimiin vie enemmän aikaa, sillä se vaatii enemmän ohjelmistokehitystä ja keskittymistä tehonkulutuksen kutistamiseen, mutta mahdollisuus heijastaa kännykän näyttö suurelle televisioille huokuttaa monia. Samaan tapaan kuin 2,4 gigahertsin WiFi, myös 60 gigahertsin versio käynnistyy suosituista sovelluksista, joiden tuoman volyymien kasvun myös 60 gigahertsin WiFin hinta putoaa ja tekniikka valuu muihin kuluttajalaitteisiin.

Kun piirisarjan saa jo viidellä dollarilla, on yhä haluttavampaa lisätä huippunopea lyhyen kantaman radioyhteys laajaan valikoimaan kulutuselektroniikkaa ja teollisuuden laitteita jo seuraavien viiden vuoden kuluessa.