گوشی های هوشمند و تبلت ها تقریبا همه جا هستند، و یک حجم بزرگ از شبکه های ارتباطاتی را در شبکه های بیسیم به خود اختصاص داده اند. این افزایش حجم ترافیک از ظرفیت شبکه های بی سیم مخابراتی تلفن همراه بیش از مقداری که پیش بینی شده می باشد. افزایش پهنای باند و ظرفیت اینترنت می تواند سرعت دانلود و کیفیت خدمات مخابراتی و اینترنتی را بهبود بخشد. اما موسسه ملی استاندارد و فناوری راه حل بهتری دارد.

برای کمک به حل معمای ازدحام شبکه های بی سیم و پشتیبانی از نسل بعدی فن آوری تلفن همراه ۵G، محققان در موسسه ملی استاندارد و فناوری (NIST) در حال توسعه ابزار اندازه گیری برای کانال هایی که برای ارتباطات تلفن همراه جدید استفاده می شود هستند که می تواند بیش از ۱،۰۰۰ بار بیشتر از پهنای باند سیستم های تلفن همراه امروزی خدمات ارائه دهد.

با فرکانس های بالاتر، محققان مخابراتی می توانند طیف بیشتری از پهنای باند را ارائه کنند. دستگاه های همراه مانند تلفن همراه، که از وای‌فای و شبکه مخابراتی بهره می برند برای امنیت عمومی عمدتا از فرکانس های کمتر از ۳ گیگاهرتز بهره می گیرند. اما برخی از دستگاه ها که از تراشه های رادیویی سریع سیلیکون – ژرمانیم استفاده می کنند از طول موج بالاتر از ۱۰ گیگاهرتز بهره می برند. محققان در موسسه ملی استاندارد و فناوری و جاهای دیگر در تلاشند تا کانال هایی تا ۱۰۰ گیگاهرتز و حتی فراتر از آن مورد استفاده قرار دهند.

زیرساخت های اندازه گیری برای ارتباطاتات راه دور در این فرکانس ها ناقص است. چالش NIST این است که برای بهینه سازی عملکرد دستگاه ها و به منظور توسعه ابزار ها، روش هایی را امتحان کند که به مراتب دقیق تر از نسخه های امروز باشد. از آنجا که مدارهای دیجیتالی با سرعت بالا از سیگنال های ۱۰ گیگاهرتزی بهره می برند استفاده از فرکانس های این محدوده به راحتی می توانید باعث اختلال در کارشان شود و حتی خطاهای کوچک می تواند به اشتباه یک بیت از اطلاعات منجر شود. علاوه بر این، این امواج ها همانند امواج فرکانس پایین تر قابل دریافت در گوشه ها و کنج دیوار ها نیستند، بنابراین مستلزم استفاده از مدل های کانالی پیچیده هستند.

راه حل های احتمالی عبارتند از توسعه آرایه های پیجیده آنتن مانند قابلیت فرمان پرتو که امکان انتقال امواج به طور مستقیم از جهات مختلف به دستگاه های گیرنده و حتی ردیابی دستگاه های تلفن همراه را فراهم می کند، می باشد. این روش سیگنال را تقویت و باعث تداخل کمتر با دستگاه های مجاور می شود.

کیت ریملی، هماهنگ کننده پروژه NIST می گوید:

“ما می خواهیم با ارائه این صنعت در ایالات متحده روش های اندازه گیری دقیق مورد نیاز برای توسعه فن آوری های بی سیم جدید بر پایه موج میلیمتری و استانداردهای مرتبط را امتحان کنیم. این کار می توان دولت را از هنر در ارتباطات از راه دور و کمک به پاسخگویی به افزایش انتظار تقاضا ها برای ظرفیت های بی سیم متقاعد کند.”

تاکنون، ریملی و همکاران او کالیبره شدن، ماژول منبع سیگنال را برای تست ابزار موج میلی متر مانند گیرنده های “کانال صوتی” برای حمایت از مدل سازی میلی متری در محیط داخلی و خارجی توسعه داده اند. دیگر محققان NIST یک کاوشگر جدید برای ساخت اولین اندازه گیری کالیبره از میدانهای الکتریکی بالای ۱۰۰ گیگاهرتز و یک مرکز جدید برای مشخص کردن آنتن های ۱۰۰ گیگاهرتز را ساخته اند.

به عنوان بخشی از پروژه های مشابه، محققان NIST همچنین در حال توسعه یک ابزار موج میلیمتری برای اندازه گیری ویژگی های غیر خطی ترانزیستور ها و تقویت کننده ها در گیرنده ها و فرستنده ها و دستگاه های دیگر که از امواج میلی متر استفاده می کنند هستند.

همه این تحقیقات در مرکز ارتباطات جدید آزمایشگاه فناوری NIST انجام می شود. منبع سیگنال ها هم در بخشی توسط آژانس پروژه های تحقیقاتی پیشرفته دفاعی تامین می شود.