Военное обозрение

Сети ТГц. Военные заинтересовались сверхбыстрой передачей данных

32
Сети ТГц. Военные заинтересовались сверхбыстрой передачей данных

В рубрике «Поговорим о науке» затрагивается вопрос развития технологий сверхбыстрой передачи данных. На сегодняшний день такая работа ведётся в десятках университетов и научных лабораторий по всему миру. На днях о своих наработках в этом направлении поведали учёные из Брауновского университета (США).


Команда учёных продемонстрировала разработанный в Брауновском университете способ, позволяющий цифровым устройствам обнаруживать друг друга в определённой части пространства в сверхбыстрых терагерцевых (ТГц) сетях. Эти сети считаются относящимися к следующему поколению обмена данными (то, что последует за 5G).

ТГц-волны из-за высокой частоты способны передать в сотни и тысячи раз больше данных в единицу времени, чем волны которые используются при передаче данных сегодня (речь о сравнении в первую очередь с микроволнами). Но ТГц-волны распространяются не так, как микроволны. Терагерцевые волны идут от источника в узких «каналах», а не по всей сфере (полусфере). В этой связи возникает проблема, связанная с тем, как маршрутизатор может определить, где находится то или иное устройство-клиент, чтобы точно направить на него сигнал - ТГц-волну.

Профессор Дэн Миттлман сообщает о том, что проблему способен решить так называемый негерметичный волновод. Он позволяет обнаруживать канал на ТГц-частотах.

Негерметичный волновод – это две металлических пластины с промежутком, по которому и может распространяться волна. В одной пластине имеется узкая прорезь, которая позволяет определённым составляющим волн выйти. Обнаружение устройств основано на принципе анализа волн по углам их отклонения на выходе из волновода.

Учёные сравнивают это с цветовым спектром (радугой), когда каждый цвет представляет собой пучок волн с определённым диапазоном частот. По показателям спектра можно многое узнать об объектах, испускающих и поглощающих излучение.

Из работы учёных:

Представьте себе негерметичный волновод, расположенный на точке доступа. В зависимости от того, где расположено клиентское устройство относительно точки доступа, оно увидит другой цвет (другую длину волны), выходящий из волновода. Клиенту достаточно направить сигнал обратно в точку доступа с информацией: «Я видел жёлтый/синий/красный цвет (определённую длину волны)», и теперь точка доступа сама будет знать, где именно находится устройство-клиент. После этого она может продолжать его отслеживание в пространстве.

При этом учёные отмечают наличие проблем у этого метода. Проблемы связаны с необходимостью постоянно корректировать процесс при перемещениях устройства-клиента.

Эти разработки сегодня волнуют не только гражданских специалистов, но и военных. Причина военного интереса связана с обновлением систем передачи секретной информации, её кодирования. Например, речь может идти о новом поколении сетецентрической системы ведения разведки или боевых действий - когда в единицу времени для успешной операции нужно передавать всё больше полезной информации, которая, к тому же будет защищена от перехвата или искажения противником. Также интерес связан с ускорением передачи данных от военных спутников к клиентским устройствам, включая бортовые системы управления вооружениями на самолётах, БПЛА или боевых кораблях.

Но есть мнение, что в случае такого рода применения тот самый негерметичный волновод, с которым работают в Брауновском университете, вряд ли сможет быть эффективным.
Автор:
32 комментария
Информация
Уважаемый читатель, чтобы оставлять комментарии к публикации, необходимо зарегистрироваться.

Уже зарегистрированы? Войти

  1. rocket757
    rocket757 27 апреля 2020 20:22 Новый
    +2
    Наука,техника не стоит на месте. Будут результаты, будет и внедрение, повсеместно.
  2. businessv
    businessv 27 апреля 2020 20:33 Новый
    +3
    есть мнение, что в случае такого рода применения тот самый негерметичный волновод, с которым работают в Брауновском университете, вряд ли сможет быть эффективным.
    Сразу показалось, что эта система будет хороша для статичных объектов - слишком много будет заморочек и затрат времени с определением местонахождения, это сможет уничтожить почти все преимущества скорости передачи.
    1. Bobrick
      Bobrick 28 апреля 2020 01:08 Новый
      +1
      http://militaryrussia.ru/blog/topic-740.html Р-431АМ - как раз такая радиостанция, правда гигагерцевого дипазона.
      Стационарность совершенно не проблема, а вот, что дальность связи будет только на расстоянии прямой видимости - серьезное ограничение.
      1. Bobrick
        Bobrick 28 апреля 2020 01:25 Новый
        +2
        дальностью видимости, точнее
  3. Tusv
    Tusv 27 апреля 2020 20:53 Новый
    +1
    Ой йо. А мужики то не знают. Винда на обновление глушит диск цэ по самое не балуйся. Расскажите об этих ученых по подробнее. Желание с них шкуру содрать очень стойкое. А Бринанцы жгут вышки
  4. А. Привалов
    А. Привалов 27 апреля 2020 20:58 Новый
    +7
    На сколько мне помнится, из-за быстрого ослабления сигнала в терагерцовом диапазоне
    при распространении в атмосфере, покамест, возможно использование лишь прямой наземной связи на расстояние до нескольких километров.
    Заглянул в научную литературу. Говорят, что где-то, в каких-то узко специализированных рефератах, представлены результаты теоретических расчетов, согласно которым мощности на выходе передатчика в несколько сотен микроватт достаточно для передачи данных на расстояние до 1,5 км при коэффициенте усиления антенны не менее 50 дБ. И даже представлены результаты эксперимента, показавшие возможность передачи цифровых сигналов со скоростью до 1 ГГб/с на расстояние 1 км. На сегодня это всё. Увы. hi
    1. knn54
      knn54 27 апреля 2020 22:01 Новый
      +3
      Затухание сигнала данного диапазона сильно зависит от влажности,которая правда уменьшается на больших высотах.
      Кроме того, повышенная расходимость волн при удалении от передатчика из за дифракции.Те. нужны излучатели с высокой направленностью.
      Изготовление ТГц компонентов на сегодня сложное и трудоемкое.Поэтому и цена заоблачная.
    2. orionvitt
      orionvitt 27 апреля 2020 23:39 Новый
      0
      Цитата: А. Привалов
      Заглянул в научную литературу.

      А в литературе случайно не написано, как загадили нашу среду обитания, различного рода электромагнитными излучениями. Причём, чем дальше, тем частоты больше, длинны волн меньше. Скоро дойдёт до того, что жить будем как во включенной микроволновке. Я вовсе не против прогресса, просто меру знать надо. Но как же, всем подавай ещё большие объёмы информации, ещё большие скорости. Мне к примеру, как обычному пользователю (как и всем нам по большому счёту), эти террагигабайтные скорости, на фиг не впарились. Области, где требуются подобные скорости, можно пересчитать по пальцам. Да и то, в большинстве своём, они находятся к сфере фундаментальной науки, далекой от реальной жизни. Или как вариант, пресловутый "электронный концлагерь", там это точно найдёт применение.
    3. bk316
      bk316 28 апреля 2020 02:10 Новый
      +6
      ередачи цифровых сигналов со скоростью до 1 ГГб/с на расстояние 1 км.

      ГГб/c ? 10 в 18 бод? Рука не дрогнула?
  5. voyaka uh
    voyaka uh 27 апреля 2020 21:20 Новый
    +9
    Терагерцы, если перевести в длину волн - субмиллиметровые волны.
    Вроде, далеко не передать, заглохнут?
    1. Авиатор_
      Авиатор_ 27 апреля 2020 21:56 Новый
      +2
      Ну да, 1 Тгц соответствует длине волны 0,3 мм. Глохнут, конечно.
    2. Practik2012
      Practik2012 27 апреля 2020 22:07 Новый
      +5
      Вот кривая затухания в атмосфере

      В районе 930 ГГц окно прозрачности, затухание 6-7 дБ/км. Правда это в ясную погоду на высоте 1 км, вроде бы, над уровнем моря.
      1. ltc35
        ltc35 27 апреля 2020 22:21 Новый
        +2
        Если средой передачи будет атмосфера, то овчинка выделки не стоит. Волноводы и вообще сейчас создать почти нереально. И главный вопрос: какой будет антенна на приемнике и передатчике? В этом диапазоне может работать передача данных только при условии прямой видимости, да и элементной базы в ближайшее время не предвидится ввиду достижения предела размеров пп-транзисторов, созданных на основе известных материалов.
        1. Practik2012
          Practik2012 27 апреля 2020 22:49 Новый
          +3
          У компании Virginia Diodes в каталоге указан стандарт волноводов WR-0.51 с сечением волноводного канала 0,13*0,065 мм (1400-2200 ГГц) с расчетным затуханием 0,586-0,369 дБ/мм. Понятно, что 10 мм волновод уже 3-6 дБ затухание. Но есть сверхразмерные волноводы с другим типом волны. Там затухания могут быть меньше на порядок. А по поводу элементной базы, взгляните на широкозонные материалы, различные нитриды. Тот же нитрид галлия в сантиметрах уже лампы заменил по выходной мощности. У той же Virginia Diodes в диапазоне 1400-2200 ГГц на варакторных умножителях в каталоге указаны мощности 0,5-3 мВт. И это видимо GaAs.
          1. Practik2012
            Practik2012 27 апреля 2020 23:39 Новый
            +1
            Не варакторных, а варикапных
            1. ltc35
              ltc35 28 апреля 2020 21:53 Новый
              +1
              Может всё-таки речь идет о частотах 1,6-2,2 ГГц? И скорее всего это тактовые частоты ЗГ.
              1. Practik2012
                Practik2012 29 апреля 2020 15:25 Новый
                +1
                hi . Нет, это ТГц диапазон. Там используется умножитеть на GaAs варикапах на третьей гармнонике (умножает с 500-750 ГГц). Но я перепутал выходную мощность. На вход подается 0,5-3 мВт (на частотах 500-750 ГГц), а на выходе имеем мощность с КПД как показано на рисунке.

                То есть, эффективность в диапазоне 1,4-2,2 ТГц 0,1-0,6%, следовательно выходная мощность 0,5-18 мкВт (микро-). Буду внимательней в следующий раз, а то слишком оптимистично получилось fellow
  6. Edvid
    Edvid 27 апреля 2020 23:06 Новый
    +1
    А по торсионной связи ти..ши..на..
    1. Банзай
      Банзай 27 апреля 2020 23:53 Новый
      +4
      Торсионщиков лечат щас бесплатно. И тебя вылечат))))
  7. Банзай
    Банзай 27 апреля 2020 23:51 Новый
    0
    Зашёл на сайт. Думал прочитаю норм аналитику, вменяемых людей мнение узнать..... А оказался на форуме уха-мацы и говно-газеты. Это щас везде так?
  8. Банзай
    Банзай 28 апреля 2020 00:09 Новый
    -2
    Товарищи, а есть что более-менее реальное в применении? Торсионные поля и теорию плоской земли не предлагать. Норм связисты есть? Должно же быть решение.
    1. Bobrick
      Bobrick 28 апреля 2020 01:23 Новый
      +3
      А что написать то надо?
      Даже сейчас есть на вооружении радиорелейные станции (Р-431АМ, Р-416 и другие), которые передают сигналы на расстояние горизонта (две антенны на 20 метровой высоте дают дальность связи где-то 25..30 км и скорость такого соединения 100 МБит/с, кроме этого, их сложно обнаружить и подавить средствами РЭБ).
      А из статьи ясно, что уже подобным образом можно использовать такие установки.
      Будет рабочая установка - появится и радиостанция, что еще писать то.
      1. ltc35
        ltc35 28 апреля 2020 21:57 Новый
        0
        Вот и я про то же. Уж больно нереальные частоты предлагают использовать, для которых атмосфера уже является препятствием.
  9. gridasov
    gridasov 28 апреля 2020 00:14 Новый
    +1
    Прежде чем говорить о принципах распространения волны в указанном диапазоне, необходимо понять как формировать такой эл.магнитный импульс и соответственно его алгоримы.Т.е генератор таких импульсов. Естественно чтобы добиться достаточной дальности передачи сигнала необходимо понимать ,что такое спин и как его включить в волновой процесс. поэтому нет оснований полагать ,что современные знания позволят освоить эту область
  10. Welldone
    Welldone 28 апреля 2020 01:15 Новый
    0
    А в честь чего эти волны вдруг такие избирательные?
  11. KCA
    KCA 28 апреля 2020 04:27 Новый
    +1
    Смысл какой в увеличении объёма передаваемых данных? Уже давным-давно цели для МБР передавались в телеграфном режиме с использованием ЗАС "Маховик", скорость передачи несколько сотен бод, секретность - практически навсегда, кому и зачем нужны террабайты в секунду? HD 1080i видео передавать? В женскую баню коптеры запускать?
    1. Bobrick
      Bobrick 29 апреля 2020 11:51 Новый
      0
      Так упарываются сейчас в видеоконференц-связь, да в передачу графических компьютерных карт с фото отчетами, да еще и "хотелки" появились на военные смартфоны и графические планшеты, работающие по своему интернету.
  12. Дилетант
    Дилетант 28 апреля 2020 07:04 Новый
    0
    Лазерные линки (оптический аналог РРЛ) существуют уже лет 20. Расстояние между станциями 3-5 км (из-за особенностей распространения света, погодных условий и загрязненности атмосферы). Пропускная способность современных систем - почти как у ВОЛС (гигабиты /сек).
    В настоящее время осуществлена успешная передача оптического (лазерного) сигнала на расстояние нескольких сотен тысяч километров. В частности, рекордным достижением в этом смысле является приём лазерного сигнала с автоматической станции MESSENGER. Сигнал бортового лазерного излучателя (инфракрасный диодный неодимовый лазер) был успешно принят земным приёмником на расстоянии 24 млн км. (вики)