من منا لم يشعر بالإحباط بعد لحظة انقطاع الإشارة اللاسلكية فجأة من أجهزة الكمبيوتر؟ ففي لحظة، تتجمد مكالمات الفيديو، ولا نستطيع إرسال رسائل البريد الإلكتروني، وهي مشكلة تزداد سوءًا مع تنافس المزيد من الأجهزة على النطاق الترددي المحدود. ولكن ماذا لو كانت هناك طريقة لتعزيز القدرة والسرعة اللاسلكية، حتى في البيئات الأكثر ازدحامًا؟ فقد تصبح المناطق الميتة واتصالات "الواي فاي" المشوشة شيئًا من الماضي، وذلك بفضل موجات تيراهرتز.
تقدم موجات تيراهرتز، الموجودة بين الموجات الدقيقة والأشعة تحت الحمراء على الطيف الكهرومغناطيسي، حلاً لمشاكلنا اللاسلكية. ومع تردداتها التي تتراوح من 100 جيجاهرتز إلى 10 تيراهرتز، فإن لديها القدرة على حمل كميات هائلة من البيانات مثل الفيديو عالي الوضوح، والواقع الافتراضي، والتنزيلات الفورية، بسرعات تتجاوز بكثير شبكاتنا الحالية.
الأول من نوعه
ومع ذلك، فإن تسخير قوة موجات تيراهرتز يأتي مع مجموعة من التحديات الخاصة به. وتتمثل إحدى العقبات الرئيسية في انسداد الإشارة. فنظرًا لأن موجات تيراهرتز قصيرة جدًا (في حدود المليمترات)، فمن السهل أن يتم تعطيلها عن طريق العوائق مثل الجدران والأثاث وحتى الأشخاص. وهذه مشكلة كبيرة بالنسبة للشبكات الداخلية، حيث يتحرك المستخدمون وكذلك الأشياء باستمرار.
وربما وجد فريق من الباحثين من جامعة براون وجامعة رايس الأمريكيتان، طريقة لثني حزم الترددات حول العوائق، مما يفتح إمكانيات جديدة لشبكات لاسلكية قوية وعالية السرعة. ووفقًا للباحثين، يمكن أن يؤدي ذلك إلى إزالة أكبر عقبة في الانتقال إلى شبكات الجيل السادس.
وقال إدوارد نايتلي، الباحث المشارك في الدراسة وأستاذ الهندسة الكهربائية وهندسة الكمبيوتر في جامعة رايس: "هذا هو أول رابط بيانات منحني في العالم، وهو خطوة حاسمة في تحقيق رؤية الجيل السادس لمعدل بيانات مرتفع وموثوقية عالية"، وفقًا لموقع ""Study Finds.
حل للعوائق
وأظهر الباحثون في دراسة حديثة نشرت في مجلة Communications Engineering، نهجًا جديدًا لهندسة جبهات الموجات التي يمكن أن تتبع مسارات منحنية. وهذا يسمح للموجات بالانحناء بشكل أساسي حول العوائق، مما يحافظ على رابط قوي بين المرسل والمستقبل. ويكمن مفتاح نهجهم في الخصائص الفريدة للمجال الكهرومغناطيسي القريب.
أدرك الباحثون أنه عند ترددات تيراهرتز، فإن العديد من السيناريوهات الداخلية الواقعية ستتضمن روابط المجال القريب، مع وجود المستخدمين على بعد أمتار قليلة من جهاز الإرسال. ومن خلال تشكيل واجهة الموجة المنبعثة من جهاز الإرسال بعناية، وجدوا أنه يمكنهم إنشاء حزم ذاتية التسارع تتبع مسارات منحنية أثناء انتشارها عبر المجال القريب.
لفهم كيفية عمل ذلك، تخيل صفًا من الأشخاص يمررون دلوًا من الماء على طول الخط. يمثل كل شخص نقطة على واجهة الموجة، والدلو هو الإشارة. الآن، بدلاً من تمرير الدلو مباشرة على طول الخط، يقوم كل شخص بتوزيعه بزاوية طفيفة. والنتيجة هي مسار منحني يمكن أن يلتف حول العوائق.
وأظهر الباحثون هذا المبدأ باستخدام "ألواح الطور" و"الأسطح الخارقة" المصممة خصيصًا، وهي في الأساس أسطح مسطحة محفورة بأنماط معقدة يمكنها التحكم في طور الموجات أثناء مرورها. ومن خلال تشفير النمط الصحيح، تمكنوا من توليد حزم تيرا هرتز تتبع مسارات مكافئة، متجنبين بدقة وجود عائق معدني في طريقهم.
وفي حين أنه لا يزال هناك الكثير من العمل الذي يتعين القيام به لترجمة هذه النتائج إلى شبكات لاسلكية عملية، فإن الدراسة تقدم لمحة مقنعة عن مستقبل اتصالات تيراهرتز. فقد نتمتع يومًا ما باتصال سلس وسريع للغاية، حتى في البيئات الأكثر تحديًا.