نانوفناوری و نسل پنجم شبکه های مخابراتی

از منظر هندسی میتوان فناوری نسل پنجم شبکه‌های موبایل را به صورت یک مثلث تصور کرد که دارای سه ضلع است:

۱) پهن باند سیار ارتقاءیافته (Enhanced Mobile Broadband)،

۲) ارتباطات عظیم از نوع ماشین(Massive Machine Type Communications)

۳) ارتباطات بسیار قابل اتکاء و با تأخیر پایین (Ultra-reliable and low latency Communications)

ضلع نخست به توانایی این فناوری در ارایه دیتای پرسرعت – پیک سرعت لینک پایین رونده 20 Gbps و پیک سرعت لیک بالا رونده 10 Gbps – اشاره دارد. ضلع دوم به ظرفیت این فناوری در پوشش 1 میلیون تجهیزات در یک کیلومتر مربع اشاره دارد و ضلع سوم به اتکاءپذیری بسیار بالا و تأخیر یک هزارم ثانیه است. این سه ضلع در واقع کارکردهای اساسی نسل پنجم را شامل می‌شوند که در کنار هم به اپراتورهای مخابراتی امکان ارایه خدمات مختلف و ورود به صنایع عمودی بسیاری را فراهم میسازند.

افزون بر کارکردهای نسل پنجم، خود این فناوری با پشتیبانی یکسری از فناوریها امکان توسعه یافته است که یکی از مهمترین آنها نانوفناوری است. نانوفناوری کاربرد علم نانوست که شامل مهندسی سیستمها در سطح ملکولی است ( 0.1 تا 100 نانومتر). گاه از این جریان بعنوان نانوفناوری مولکولی (Molecular Nanotechnology) هم نام میبرند. نانوتکنولوژی بی شک انقلاب بعدی است که در حال رخ دادن است. انتظار می‌رود که در چند سال اینده ما شاهد اثرات جدی آن در صنعت مخابرات باشیم. اثراتی که خود را در حوزههای گوناگونی مانند حسگرها، گوشیهای موبایل، شبکه اصلی، هوش مصنوعی و همچنین بیومتریک نشان میدهند. برخی از کاربردهای اصلی نانو در صنعت مخابرات در ادامه بیان میشود:

نانو تجهیزات (Nano equipment): در دنیای مدرن، تلفن موبایل به جزیی از هویت افراد تبدیل شده است. با پیوند ببا فناری نسل سوم، موبایل ها میتوانند به تجهیزات نانویی مبدل گردند. ویژگیهای ممیزه تجهیزات نانویی عبارتند از 1) دستگاه تلفن خود تمیز کننده است، 2) دستگاه تلفن خود شارژ کننده خواهد شد، 3) دستگاه خواهد توانست برخی از متغیرهای محیطی نظیر دما و فشار را حس کند و 4) دستگاه از انعطافپذیری ساختاری بالایی برخوردار خواهد بود.

مفهوم مورف (Morph): این مفهوم برای نخستین بار توسط شرکت نوکیا و دانشگاه کمبریج مطرح شد که می‌گوید چگونه دستگاههای موبایل آینده از خاصیت الاستیسته و انعطاف پذیری بالایی برخوردار خواهد بود و میتوانند به اشکال مختلف تغییر شکل یابند.

ترانزیستورهای گرافین(Graphene transistors): یک شکل گرافیتی که شامل یک پوشش تنها از اتم های کربن است که در یک الگوی مشبک (سوراخ شده) مرتب شدهاند. ساختار گرافن چنین است که به الکترونها اجازه می‌دهد به سرعت در داخل آن حرکت کنند که این باعث افزایش کارایی آن نسبت به مواد بکارفته در تراشههای نیمه رسانای فعلی میشود. این ترانزیستورها می‌توانند فرکانس های تاحد 26 کیلوهرتز را دریافت کنند که این مقدار به مراتب بیش از فرکانس های سایر شبکههای سلولی است. این توانمندی گوشیهای موبایل و ایستگاههای پایه را قادر می‌سازد تا سیگنالهای ضعیف را دریافت کنند. ضمن اینکه، این ترانزیستورها به تلفنها امکان میدهند تا بتواندد در دورترین مکانها نیز کار کنند.

لنز مایع (liquid Lense): حتی اگر لرزش (jitter) و نویز بسیاری در یک تصویر باشدف این لنزها منجر به کاهش جدی این لرزها – اعوجاجات تصویری- می‌شوند و به چشم ما این امکان را می‌دهند تا تصویر را به خوبی ببینیم.

باتریهای هوشمند (Intelligent battery): یک باتری هوشمند از دو قسمت عمدهی الکترود (Electrode) و الکترولیت(Electrolyte) تشکیل شده است. گاهی اوقات، دریایی از الکترونها یعنی الکترولیت، که در اصل برای این طراحی شده تا در واکنش با الکترونها باعث تولید جریان بشوند، با واکنش در بین خودشان منجر به تولید جریان میشوند. این وضعیت منجر به تخلیه (power drainage) و کوتاه شدن عمر باتری می‌شود. برای جلوگیری از این مسأله، محققان در حال مطالعهی باتری هوشمندی هستند که میتواند مسأله تخلیه ناخواسته را حل کند. انتظار می‌رود که این باتری یک نانولولهی سیلیکونی باشد که مقادیر مورد نیازی از الکترولیتها در بالای آن نشستهاند. این امر باعث می‌شود که الکترولیتها در هنگام اتصال کامل با الکترود تماس بگیرند.

توجه به مثالهای فوق، نشانگر آن است که بی تردید نانوفناوری اثراتی انقلابی بر صنعت مخابرات خواهد نهاد. اثراتی که از شبکههای مخابراتی گرفته تا تجهیزات ارتباطی کاربران نهایی را شامل میشوند. بنابراین لازم است تا متولیان صنعت مخابرات، نخست اقدام به شناسایی آن حوزههای فنی بنمایند که در آن از علم نانو بی خوبی آگاهی دارند و دوم برای بین المللی سازی محصولات تولیدی شرکتهای فعال اقدام به ایجاد یک اکوسیستم مناسب بنمایند.