Tehnologia wireless a ajuns în punctul în care ceilalți parametri ai comunicațiilor sunt la limita: frecvențele extrem de înalte, peste 100 GHz, promit viteze de transfer aproape similare cu cele ale fibrei optice. Într-un pas revoluționar, cercetătorii de la University of California, Irvine, au prezentat recent un prototip ce deschide calea către comunicații wireless ultra-rapide, potențial transformând modul în care ne conectăm la internet, dar și infrastructura datacenter-urilor sau orașelor inteligente.

O nouă frontieră în transferul de date

Prototipul dezvoltat la UC Irvine demonstrează un sistem transceiver care operează în jurul frecvenței de 140 GHz, oferind transferuri de date la viteze de 120 Gbps. Pentru a pune în perspectivă aceste cifre, vorbim despre viteze apropiate de cele ale legăturilor de fibră optică folosite curent în centrele de date, dar realizate în mod wireless. Chiar dacă tehnologia acționează în registre total diferite față de cele uzuale, performanța pare promițătoare pentru viitor.

Provocarea DAC și abordarea inovatoare

Printre cele mai mari provocări în realizarea acestor viteze se află convertorul digital-analog (DAC). În mod tradițional, acest dispozitiv transformat semnalele digitale în semnale analogice, gata de transmisie. La viteze atât de mari, însă, DAC-urile consumă prea multă energie, fiind un adevărat “blocaj” tehnologic. Pentru a ocoli acest obstacol, inginerii de la UC Irvine au propus o soluție inedită: construirea semnalului direct în domeniul radiofrecvenței prin sincronizarea a trei sub-transmițătoare, eliminând astfel necesitatea unui DAC rapid și energetic-consuming.

Rezultatul este un emițător cu un consum de aproximativ 230 de miliwați, o valoare remarcabil mică, dacă ne gândim la viteza de transmisie. În plus, acest principiu simplifică și întregul lanț de transmisie, eventual reducând problemele de disipare de căldură pe cipuri și facilitând integrarea pe dispozitive mai compacte.

Recepție eficientă prin prelucrare analogică

Dacă partea de emisie se distinge printr-o abordare inovativă, și recepția nu rămâne în urmă. În loc să folosească convertorul analog-digital (ADC), care la astfel de viteze devine un “bottleneck” energetic, cercetătorii au adoptat un sistem de prelucrare analogică, denumit “antenna-to-bits”. În esență, semnalul este procesat în etape în domeniul analogic, înainte de a fi convertit în digital, reducând astfel efortul energetic al întregii structuri.

Această metodă, împreună cu utilizarea unui proces de fabricație pe 22 nm, modern dar nu exagerat de costisitor, face ca tehnologia să fie promițătoare pentru o posibilă scalare industrială. În timp, ea ar putea fi adaptată pentru aplicații diverse, de la centre de date la rețele de orașe inteligente.

Limitele și potențialul aplicațiilor

În ciuda rezultatelor impresionante, frecvențele ridicate vin cu limitări clare în ceea ce privește raza de acțiune. Exact precum în cazul 5G mmWave, semnalele operate în aceste benzi pot acoperi doar distanțe mici, necesitând o rețea densă de puncte de acces pentru menținerea unei conexiuni stabile. În practică, adaosul acestor tehnologii în infrastructură ar putea fi cel mai eficient în zone restrânse, precum campusuri universitare, zone industriale sau centre de transport, unde controlul mediului permite instalarea de puncte de acces multiple.

Deși dezvoltarea tehnologică pare încă departe de utilizarea obișnuită pe stradă, această cercetare arată clar direcția. Cu investiții adecvate în reglementări și în standarde, zona de peste 100 GHz poate deveni un teren fertil pentru aplicații industriale și datacenter, creând o punte între vitezele ultrarapide ale laboratorului și realitatea tehnologică a viitorului.

Pe măsură ce cercetarea avansează, un lucru este clar: dacă aceste tehnologii vor putea fi compactate și implementate pe scară largă, promisiunea unor conexiuni wireless cu viteze de fibră ar putea deveni, în sfârșit, realitate, pentru aplicații unde viteza și eficiența energetică sunt critice.