This post is also available in:
English (אנגלית)
ככל שמספר המכשירים האלחוטיים ממשיך לגדול, הספקטרום האלקטרומגנטי הופך לעמוס יותר ויותר. סמארטפונים, כלי רכב מחוברים, חיישנים תעשייתיים, מכשירים לבישים ומגוון רחב של התקנים נוספים מתחרים על רוחב הפס, ויוצרים הפרעות אלקטרומגנטיות (EMI) העלולות לפגוע באיכות התקשורת, להאט את קצב העברת הנתונים ולהפחית את דיוק מערכות המיקום. אתגרים אלה צפויים להחריף עם הופעתן של רשתות דור 6 (6G), שצפויות לשלב בין תקשורת לבין יכולות חישה, כך שאותה תשתית אלחוטית תשמש הן להעברת מידע והן לזיהוי הסביבה.
צוות חוקרים בהובלת אוניברסיטת גלזגו פיתח טכנולוגיה חדשה שנועדה להתגבר על אחד המכשולים המרכזיים בפני טכנולוגיה מבטיחה לדור 6, המכונה Reconfigurable Intelligent Surfaces (RIS). הגישה החדשה מאפשרת ל"משטחים החכמים" המתוכנתים הללו לחזק את אותות התקשורת הרצויים, ובמקביל לסנן הפרעות אלקטרומגנטיות במקום להגביר גם אותן.
משטח חכם מסוג RIS מורכב מאלפי רכיבים זעירים הניתנים לתכנות, המסוגלים לשלוט באופן שבו גלי רדיו מוחזרים מהמשטח. בניגוד לקיר רגיל או למשטח מתכתי המחזירים את האות לכל הכיוונים, כל אחד מהרכיבים יכול להיות נשלט בנפרד כדי להסיט, למקד או לעצב מחדש את הגל האלקטרומגנטי לעבר מקלט מסוים. ניתן לדמות זאת למראה שמכוונת את קרני השמש לנקודה אחת, אלא שכאן מדובר בגלי רדיו במקום באור.
על פי דיווח של TechXplore, אחת המגבלות המרכזיות של טכנולוגיית RIS הייתה עד כה שהיא מחזירה כל אות שמגיע אליה, כולל הפרעות הנוצרות על ידי מכשירים אלחוטיים אחרים בסביבה. ניסיונות קודמים להפחית את ההפרעות פגעו לעיתים גם באות התקשורת הרצוי. הפתרון החדש נוקט גישה שונה: תחילה הוא מזהה את המאפיינים הסטטיסטיים הייחודיים, מעין "טביעת אצבע", של רעשי הרקע, ולאחר מכן משלב מידע זה עם טכניקות סריקת אלומה (Beam Scanning) כדי לאתר את מסלול התקשורת האופטימלי. בשלב הבא המשטח מתאים את עצמו באופן דינמי, כך שהוא מחזק את האות הרצוי ומסנן את ההפרעות.
החוקרים בחנו את השיטה באמצעות מערכת ניסיונית שכללה יותר מ-4,000 רכיבים ניתנים לתכנות, המסודרים במערך של 64×64. המערכת פעלה בתדר של 3.5 גיגה-הרץ, אותו תחום תדרים שבו פועלות רבות מרשתות ה-5G כיום. במהלך הניסויים הצליחה המערכת לרכז את אנרגיית השידור לעבר שלושה משתמשים מורשים, ובמקביל למנוע משני משתמשים שנמצאו מחוץ לאזור הניסוי לקבל אות שימושי. בנוסף, הודגמו שיפור בקצבי העברת הנתונים ודיוק גבוה יותר במיקום המשתמשים בהשוואה לשיטות קיימות.
מעבר לתקשורת מסחרית, לטכנולוגיה עשויים להיות גם יישומים משמעותיים בתחומי הביטחון וביטחון הפנים. רשתות צבאיות עתידיות צפויות להסתמך במידה רבה על תקשורת אלחוטית אמינה בסביבות רוויות שידורים של כוחות ידידותיים, גורמים אזרחיים ואף מערכות אויב. משטחים חכמים המסוגלים לכוון אותות באופן סלקטיבי אל משתמשים מורשים בלבד, תוך צמצום קליטת האות על ידי גורמים בלתי מורשים, עשויים לשפר את העמידות בפני הפרעות אלקטרוניות, להפחית את הסיכון ליירוט תקשורת ולחזק את אבטחת התקשורת של מערכות אוטונומיות, רשתות פיקוד וחיישנים טקטיים.
המחקר משתלב גם בחזון הרחב יותר של רשתות דור 6 המבוססות על בינה מלאכותית, שבהן תשתית התקשורת עצמה מתאימה את פעילותה באופן רציף לתנאים המשתנים בסביבה האלקטרומגנטית, במקום לשמש כצינור פסיבי להעברת מידע בלבד. אם הטכנולוגיה תבשיל, משטחים חכמים עשויים להפוך לאחד מאבני היסוד של מערכות התקשורת העתידיות, לא רק בזכות מהירות גבוהה יותר, אלא גם הודות ליעילות אנרגטית, אבטחה ואמינות משופרות בסביבות אלקטרומגנטיות מורכבות.
המחקר המלא פורסם כאן.
