मिलीमीटर वेव संचार

मिलीमीटर तरंग(mmWave) 10mm (30 GHz) और 1mm (300 GHz) के बीच तरंग दैर्ध्य वाला विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम बैंड है।इसे अंतर्राष्ट्रीय दूरसंचार संघ (ITU) द्वारा अत्यंत उच्च आवृत्ति (EHF) बैंड के रूप में जाना जाता है।मिलीमीटर तरंगें स्पेक्ट्रम में माइक्रोवेव और इन्फ्रारेड तरंगों के बीच स्थित होती हैं और विभिन्न उच्च गति वाले वायरलेस संचार अनुप्रयोगों के लिए उपयोग की जा सकती हैं, जैसे पॉइंट-टू-पॉइंट बैकहॉल लिंक।
मैक्रो रुझान डेटा वृद्धि को गति देते हैं
डेटा और कनेक्टिविटी की बढ़ती वैश्विक मांग के साथ, वायरलेस संचार के लिए वर्तमान में उपयोग किए जाने वाले फ़्रीक्वेंसी बैंड में तेजी से भीड़ हो गई है, जिससे मिलीमीटर वेव स्पेक्ट्रम के भीतर उच्च फ़्रीक्वेंसी बैंडविड्थ तक पहुँचने की माँग बढ़ गई है।कई स्थूल प्रवृत्तियों ने बड़ी डेटा क्षमता और गति की मांग को तेज कर दिया है।
1. बड़े डेटा द्वारा उत्पन्न और संसाधित डेटा की मात्रा और प्रकार हर दिन तेजी से बढ़ रहे हैं।दुनिया हर सेकंड अनगिनत उपकरणों पर बड़ी मात्रा में डेटा के हाई-स्पीड ट्रांसमिशन पर निर्भर है।2020 में, प्रत्येक व्यक्ति ने प्रति सेकंड 1.7 एमबी डेटा उत्पन्न किया।(स्रोत: आईबीएम)।2020 की शुरुआत में, वैश्विक डेटा की मात्रा 44ZB (विश्व आर्थिक मंच) होने का अनुमान लगाया गया था।2025 तक, वैश्विक डेटा निर्माण 175 ZB तक पहुंचने की उम्मीद है।दूसरे शब्दों में, इतनी बड़ी मात्रा में डेटा स्टोर करने के लिए आज की सबसे बड़ी हार्ड ड्राइव में से 12.5 बिलियन की आवश्यकता होती है।(इंटरनेशनल डेटा कॉर्पोरेशन)
संयुक्त राष्ट्र के अनुमान के अनुसार, 2007 पहला वर्ष था जिसमें शहरी आबादी ग्रामीण आबादी से अधिक हो गई।यह प्रवृत्ति अभी भी जारी है, और उम्मीद है कि 2050 तक, दुनिया की दो-तिहाई से अधिक आबादी शहरी क्षेत्रों में निवास करेगी।इससे इन घनी आबादी वाले इलाकों में दूरसंचार और डेटा इंफ्रास्ट्रक्चर पर दबाव बढ़ गया है।
3. बहुध्रुवीय वैश्विक संकट और अस्थिरता, महामारी से लेकर राजनीतिक उथल-पुथल और संघर्ष तक, इसका मतलब है कि देश वैश्विक अस्थिरता के जोखिमों को कम करने के लिए अपनी संप्रभु क्षमताओं को विकसित करने के लिए तेजी से उत्सुक हैं।दुनिया भर की सरकारें अन्य क्षेत्रों से आयात पर अपनी निर्भरता कम करने और घरेलू उत्पादों, प्रौद्योगिकियों और बुनियादी ढांचे के विकास का समर्थन करने की उम्मीद करती हैं।
4. कार्बन उत्सर्जन को कम करने के विश्व के प्रयासों के साथ, प्रौद्योगिकी उच्च कार्बन यात्रा को कम करने के नए अवसर खोल रही है।आज, बैठकें और सम्मेलन आमतौर पर ऑनलाइन आयोजित किए जाते हैं।यहां तक ​​कि शल्य चिकित्सा कक्ष में आने के लिए सर्जन की आवश्यकता के बिना भी चिकित्सा प्रक्रियाओं को दूरस्थ रूप से निष्पादित किया जा सकता है।केवल अल्ट्रा फास्ट, विश्वसनीय और निर्बाध कम विलंबता डेटा स्ट्रीम ही इस सटीक ऑपरेशन को प्राप्त कर सकते हैं।
ये स्थूल कारक लोगों को विश्व स्तर पर अधिक से अधिक डेटा एकत्र करने, प्रसारित करने और संसाधित करने के लिए प्रेरित करते हैं, और उच्च गति पर और न्यूनतम विलंबता के साथ संचरण की भी आवश्यकता होती है।

मिलीमीटर तरंगें क्या भूमिका निभा सकती हैं?
मिलीमीटर वेव स्पेक्ट्रम एक विस्तृत निरंतर स्पेक्ट्रम प्रदान करता है, जिससे उच्च डेटा ट्रांसमिशन की अनुमति मिलती है।वर्तमान में, अधिकांश बेतार संचारों के लिए उपयोग की जाने वाली माइक्रोवेव आवृत्तियों में भीड़ और बिखराव हो रहा है, विशेष रूप से रक्षा, एयरोस्पेस और आपातकालीन संचार जैसे विशिष्ट विभागों को समर्पित कई बैंडविड्थ के साथ।
जब आप स्पेक्ट्रम को ऊपर ले जाते हैं, तो उपलब्ध अबाधित स्पेक्ट्रम भाग बहुत बड़ा होगा और बरकरार रखा गया भाग कम होगा।फ़्रीक्वेंसी रेंज बढ़ाने से "पाइपलाइन" का आकार प्रभावी रूप से बढ़ जाता है जिसका उपयोग डेटा संचारित करने के लिए किया जा सकता है, जिससे बड़ी डेटा स्ट्रीम प्राप्त होती है।मिलीमीटर तरंगों के बहुत बड़े चैनल बैंडविड्थ के कारण, डेटा संचारित करने के लिए कम जटिल मॉडुलन योजनाओं का उपयोग किया जा सकता है, जिससे बहुत कम विलंबता वाले सिस्टम हो सकते हैं।
चुनौतियां क्या हैं?
स्पेक्ट्रम में सुधार से संबंधित चुनौतियां हैं।मिलीमीटर तरंगों पर संकेतों को प्रसारित करने और प्राप्त करने के लिए आवश्यक घटकों और अर्धचालकों का निर्माण करना अधिक कठिन होता है - और कम उपलब्ध प्रक्रियाएं होती हैं।मिलीमीटर वेव घटकों का निर्माण करना भी अधिक कठिन होता है क्योंकि वे बहुत छोटे होते हैं, जिसके लिए उच्च असेंबली सहनशीलता की आवश्यकता होती है और नुकसान को कम करने और दोलनों से बचने के लिए इंटरकनेक्शन और कैविटी के सावधानीपूर्वक डिजाइन की आवश्यकता होती है।
प्रसार मिलीमीटर तरंग संकेतों द्वारा सामना की जाने वाली मुख्य चुनौतियों में से एक है।उच्च आवृत्तियों पर, दीवारों, पेड़ों और इमारतों जैसी भौतिक वस्तुओं द्वारा संकेतों को अवरुद्ध या कम किए जाने की संभावना अधिक होती है।भवन क्षेत्र में, इसका मतलब है कि मिलीमीटर वेव रिसीवर को आंतरिक रूप से सिग्नल प्रसारित करने के लिए भवन के बाहर स्थित होना चाहिए।बैकहॉल और उपग्रह से जमीनी संचार के लिए, लंबी दूरी पर संकेतों को प्रसारित करने के लिए अधिक शक्ति प्रवर्धन की आवश्यकता होती है।जमीन पर, पॉइंट-टू-पॉइंट लिंक के बीच की दूरी 1 से 5 किलोमीटर से अधिक नहीं हो सकती है, बजाय बड़ी दूरी के जो कम-आवृत्ति नेटवर्क प्राप्त कर सकते हैं।
इसका अर्थ है, उदाहरण के लिए, ग्रामीण क्षेत्रों में, लंबी दूरी पर मिलीमीटर तरंग संकेतों को प्रसारित करने के लिए अधिक बेस स्टेशनों और एंटेना की आवश्यकता होती है।इस अतिरिक्त अवसंरचना को स्थापित करने में अधिक समय और लागत लगती है।हाल के वर्षों में, उपग्रह तारामंडल की तैनाती ने इस समस्या को हल करने की कोशिश की है, और ये उपग्रह तारामंडल एक बार फिर मिलीमीटर तरंग को अपनी वास्तुकला के मूल के रूप में लेते हैं।
मिलीमीटर तरंगों के लिए सर्वोत्तम परिनियोजन कहाँ है?
मिलीमीटर तरंगों की कम प्रसार दूरी उन्हें उच्च डेटा ट्रैफ़िक वाले घनी आबादी वाले शहरी क्षेत्रों में परिनियोजन के लिए बहुत उपयुक्त बनाती है।वायरलेस नेटवर्क का विकल्प फाइबर ऑप्टिक नेटवर्क है।शहरी क्षेत्रों में, नए ऑप्टिकल फाइबर स्थापित करने के लिए सड़कों की खुदाई बेहद महंगी, विनाशकारी और समय लेने वाली है।इसके विपरीत, कुछ दिनों के भीतर न्यूनतम रुकावट लागत के साथ मिलीमीटर तरंग कनेक्शन कुशलतापूर्वक स्थापित किए जा सकते हैं।
कम विलंबता प्रदान करते हुए मिलीमीटर तरंग संकेतों द्वारा प्राप्त डेटा दर ऑप्टिकल फाइबर की तुलना में है।जब आपको बहुत तेज सूचना प्रवाह और न्यूनतम विलंबता की आवश्यकता होती है, तो वायरलेस लिंक पहली पसंद होते हैं - यही कारण है कि उनका उपयोग स्टॉक एक्सचेंजों में किया जाता है जहां मिलीसेकंड विलंबता महत्वपूर्ण हो सकती है।
ग्रामीण क्षेत्रों में, शामिल दूरी के कारण फाइबर ऑप्टिक केबल स्थापित करने की लागत अक्सर निषेधात्मक होती है।जैसा कि ऊपर उल्लेख किया गया है, मिलीमीटर वेव टॉवर नेटवर्क को भी महत्वपूर्ण बुनियादी ढाँचे के निवेश की आवश्यकता होती है।यहां प्रस्तुत समाधान निम्न पृथ्वी कक्षा (LEO) उपग्रहों या उच्च-ऊंचाई छद्म उपग्रहों (HAPS) का उपयोग दूरस्थ क्षेत्रों में डेटा को जोड़ने के लिए है।LEO और HAPS नेटवर्क का मतलब है कि उत्कृष्ट डेटा दर प्रदान करते हुए फ़ाइबर ऑप्टिक्स स्थापित करने या कम दूरी के पॉइंट-टू-पॉइंट वायरलेस नेटवर्क बनाने की कोई आवश्यकता नहीं है।उपग्रह संचार ने पहले ही मिलीमीटर तरंग संकेतों का उपयोग किया है, आमतौर पर स्पेक्ट्रम के निचले सिरे में - का आवृत्ति बैंड (27-31GHz)।क्यू/वी और ई फ्रीक्वेंसी बैंड जैसे उच्च आवृत्तियों तक विस्तार करने के लिए जगह है, विशेष रूप से जमीन पर डेटा के लिए रिटर्न स्टेशन।
टेलीकम्युनिकेशन रिटर्न मार्केट माइक्रोवेव से मिलीमीटर वेव फ्रीक्वेंसी में संक्रमण में अग्रणी स्थिति में है।यह पिछले एक दशक में उपभोक्ता उपकरणों (हैंडहेल्ड डिवाइस, लैपटॉप और इंटरनेट ऑफ थिंग्स (IoT)) में उछाल से प्रेरित है, जिसने अधिक और तेज डेटा की मांग को गति दी है।
अब, उपग्रह संचालक दूरसंचार कंपनियों के उदाहरण का अनुसरण करने और LEO और HAPS प्रणालियों में मिलीमीटर तरंगों के उपयोग का विस्तार करने की उम्मीद करते हैं।पहले, पारंपरिक जियोस्टेशनरी इक्वेटोरियल ऑर्बिट (GEO) और मीडियम अर्थ ऑर्बिट (MEO) सैटेलाइट मिलीमीटर तरंग आवृत्तियों पर उपभोक्ता संचार लिंक स्थापित करने के लिए पृथ्वी से बहुत दूर थे।हालाँकि, LEO उपग्रहों के विस्तार से अब मिलीमीटर वेव लिंक स्थापित करना और विश्व स्तर पर आवश्यक उच्च क्षमता वाले नेटवर्क बनाना संभव हो गया है।
अन्य उद्योगों में भी मिलीमीटर वेव तकनीक का उपयोग करने की काफी संभावनाएं हैं।ऑटोमोटिव उद्योग में, स्वायत्त वाहनों को सुरक्षित रूप से संचालित करने के लिए निरंतर उच्च गति कनेक्शन और कम विलंबता डेटा नेटवर्क की आवश्यकता होती है।चिकित्सा क्षेत्र में, सटीक चिकित्सा प्रक्रियाओं को निष्पादित करने के लिए दूरस्थ रूप से स्थित सर्जनों को सक्षम करने के लिए अल्ट्रा फास्ट और विश्वसनीय डेटा स्ट्रीम की आवश्यकता होगी।
मिलीमीटर वेव इनोवेशन के दस साल
फिल्ट्रोनिक यूके में मिलीमीटर वेव कम्युनिकेशन टेक्नोलॉजी का एक प्रमुख विशेषज्ञ है।हम यूके की उन कुछ कंपनियों में से एक हैं जो बड़े पैमाने पर उन्नत मिलीमीटर वेव संचार घटकों का डिज़ाइन और निर्माण कर सकती हैं।हमारे पास आंतरिक आरएफ इंजीनियर (मिलीमीटर वेव विशेषज्ञों सहित) हैं जिनकी आवश्यकता नई मिलीमीटर वेव प्रौद्योगिकियों की परिकल्पना, डिजाइन और विकास के लिए है।
पिछले एक दशक में, हमने बैकहॉल नेटवर्क के लिए माइक्रोवेव और मिलीमीटर वेव ट्रांससीवर्स, पावर एम्पलीफायरों और सबसिस्टम की एक श्रृंखला विकसित करने के लिए अग्रणी मोबाइल दूरसंचार कंपनियों के साथ सहयोग किया है।हमारा नवीनतम उत्पाद ई-बैंड में संचालित होता है, जो उपग्रह संचार में अति-उच्च क्षमता वाले फीडर लिंक के लिए एक संभावित समाधान प्रदान करता है।पिछले एक दशक में, इसे धीरे-धीरे समायोजित और बेहतर किया गया है, वजन और लागत को कम किया गया है, प्रदर्शन में सुधार किया गया है और उत्पादन बढ़ाने के लिए विनिर्माण प्रक्रियाओं में सुधार किया गया है।सैटेलाइट कंपनियां अब इस सिद्ध अंतरिक्ष परिनियोजन तकनीक को अपनाकर वर्षों के आंतरिक परीक्षण और विकास से बच सकती हैं।
हम नवाचार में सबसे आगे रहने, आंतरिक रूप से प्रौद्योगिकी बनाने और संयुक्त रूप से आंतरिक जन निर्माण प्रक्रियाओं को विकसित करने के लिए प्रतिबद्ध हैं।हम हमेशा यह सुनिश्चित करने के लिए नवाचार में बाजार का नेतृत्व करते हैं कि हमारी तकनीक तैनाती के लिए तैयार है क्योंकि नियामक एजेंसियां ​​​​नए फ्रीक्वेंसी बैंड खोलती हैं।
आने वाले वर्षों में ई-बैंड में भीड़भाड़ और अधिक डेटा ट्रैफ़िक से निपटने के लिए हम पहले से ही डब्ल्यू-बैंड और डी-बैंड प्रौद्योगिकियां विकसित कर रहे हैं।हम उद्योग के ग्राहकों के साथ काम करते हैं ताकि उन्हें नए फ्रीक्वेंसी बैंड के खुले होने पर सीमांत राजस्व के माध्यम से प्रतिस्पर्धात्मक लाभ बनाने में मदद मिल सके।
मिलीमीटर तरंगों का अगला चरण क्या है?
डेटा के उपयोग की दर केवल एक दिशा में विकसित होगी, और डेटा पर निर्भर तकनीक में भी लगातार सुधार हो रहा है।संवर्धित वास्तविकता आ गई है, और IoT डिवाइस सर्वव्यापी होते जा रहे हैं।घरेलू अनुप्रयोगों के अलावा, प्रमुख औद्योगिक प्रक्रियाओं से लेकर तेल और गैस क्षेत्रों और परमाणु ऊर्जा संयंत्रों तक सब कुछ दूरस्थ निगरानी के लिए IoT तकनीक की ओर स्थानांतरित हो रहा है - इन जटिल सुविधाओं को संचालित करते समय मैन्युअल हस्तक्षेप की आवश्यकता को कम करता है।इन और अन्य तकनीकी प्रगति की सफलता उन डेटा नेटवर्कों की विश्वसनीयता, गति और गुणवत्ता पर निर्भर करेगी जो उनका समर्थन करते हैं - और मिलीमीटर तरंगें आवश्यक क्षमता प्रदान करती हैं।
वायरलेस संचार के क्षेत्र में मिलीमीटर तरंगों ने 6GHz से कम आवृत्तियों के महत्व को कम नहीं किया है।इसके विपरीत, यह स्पेक्ट्रम के लिए एक महत्वपूर्ण पूरक है, जो विभिन्न अनुप्रयोगों को सफलतापूर्वक वितरित करने में सक्षम बनाता है, विशेष रूप से जिनके लिए बड़े डेटा पैकेट, कम विलंबता और उच्च कनेक्शन घनत्व की आवश्यकता होती है।

नई डेटा संबंधित तकनीकों की अपेक्षाओं और अवसरों को प्राप्त करने के लिए मिलीमीटर तरंगों का उपयोग करने का मामला कायल है।लेकिन चुनौतियां भी हैं।
नियमन एक चुनौती है।जब तक विनियामक प्राधिकरण विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए लाइसेंस जारी नहीं करते तब तक उच्च मिलीमीटर तरंग आवृत्ति बैंड में प्रवेश करना असंभव है।फिर भी, मांग की अनुमानित घातीय वृद्धि का मतलब है कि भीड़भाड़ और हस्तक्षेप से बचने के लिए नियामकों पर अधिक स्पेक्ट्रम जारी करने का दबाव बढ़ रहा है।निष्क्रिय अनुप्रयोगों और सक्रिय अनुप्रयोगों जैसे कि मौसम संबंधी उपग्रहों के बीच स्पेक्ट्रम के बंटवारे के लिए भी वाणिज्यिक अनुप्रयोगों पर महत्वपूर्ण चर्चा की आवश्यकता होती है, जो व्यापक आवृत्ति बैंड और एशिया प्रशांत हर्ट्ज आवृत्ति पर जाने के बिना अधिक निरंतर स्पेक्ट्रम की अनुमति देगा।
नए बैंडविड्थ द्वारा प्रदान किए गए अवसरों का लाभ उठाते समय, उच्च आवृत्ति संचार को बढ़ावा देने के लिए उपयुक्त तकनीकों का होना महत्वपूर्ण है।इसलिए फिल्ट्रोनिक भविष्य के लिए डब्ल्यू-बैंड और डी-बैंड तकनीक विकसित कर रहा है।यही कारण है कि भविष्य की वायरलेस तकनीक की जरूरतों को पूरा करने के लिए आवश्यक क्षेत्रों में कौशल और ज्ञान के विकास को बढ़ावा देने के लिए हम विश्वविद्यालयों, सरकारों और उद्योगों के साथ सहयोग करते हैं।यदि यूके को भविष्य के वैश्विक डेटा संचार नेटवर्क विकसित करने का बीड़ा उठाना है, तो उसे आरएफ प्रौद्योगिकी के सही क्षेत्रों में सरकारी निवेश को चैनल करने की आवश्यकता है।
शिक्षा, सरकार और उद्योग में एक भागीदार के रूप में, फिल्ट्रॉनिक उन्नत संचार तकनीकों को विकसित करने में एक प्रमुख भूमिका निभाता है, जो एक ऐसी दुनिया में नई कार्यात्मकताएं और संभावनाएं प्रदान करने की आवश्यकता होती है जहां डेटा की तेजी से आवश्यकता होती है।