Tehnologia wireless de înaltă performanță face pași mari către viteze comparabile cu fibra optică, dar în condițiile actuale, provocările sunt mari pentru a transla aceste inovații din laborator în rețelele de zi cu zi. Cercetătorii de la University of California, Irvine, au prezentat recent un prototip de sistem transceiver ce operează la frecvențe de peste 140 GHz, demonstrând transferuri de date de până la 120 Gbps. O performanță ce, în teorie, ar putea releva oportunități uimitoare pentru infrastructura de comunicații, dar și pentru rețelele de date din centrele de calcul.
O abordare revoluționară pentru comunicări ultrarapide
Cheia acestei inovații constă în modul în care semnalul este generat și recepționat. În mod tradițional, dispozitivele de comunicații se bazează pe convertoare digital-analog (DAC) și analog-digital (ADC), componente care convertesc semnalele digitale în semnale radio sau viceversa. La viteze extrem de mari, însă, aceste convertoare devin obstacole majore, consumând cantități uriașe de energie și complicând ingineria cipurilor.
Echipa de cercetare a adoptat o strategie diferită, eliminând complet DAC-ul din ecuație. În loc de a transforma digital în analoog și apoi în radiofrecvență, sistemul le construiește direct în domeniul radio. “Emițătorul ‘bits-to-antenna’ folosește trei sub-transmițătoare sincronizate pentru a genera semnalul direct în domeniul radiofrecvență,” explică reprezentanții universității. Această metodă a redus semnificativ consumul de energie, estimat la circa 230 mW, și simplifică cronologia de fabricație, reprezentând totodată un pas important spre aplicații comerciale.
Recepția cu procesare analogică pentru eficiență maximă
Dacă generarea semnalului a fost revoluționară, recepția acestui tip de semnal aduce și ea provocări aparte. În mod normal, pentru a converti rapid și precis semnalele radio în date digitale, sunt necesare convertoare analogice-digitale masive, un proces extrem de consumator de energie și de complex.
Pentru a depăși această provocare, cercetătorii au propus o soluție de procesare analogică ierarhică, denumită de ei “antenna-to-bits”. În esență, semnalul este prelucrat în faze analogice, înainte de a fi digitalizat, reducând astfel nevoie de convertoare digitale extrem de rapide și consumatoare de energie. Rezultatul este un dispozitiv cu consum modest, în jur de câteva sute de miliwați, capabil să recepționeze date la viteze ce în mod obișnuit necesitau echipamente de laborator foarte complexe și costisitoare. În plus, folosirea unei tehnologii de fabricație pe 22 nm, mai accesibilă, ar putea accelera la rândul său aducerea acestei tehnologii pe piață.
Potențiale aplicații în centre de date și orașe conectate
Dezvoltarea acestor tehnologii nu are doar menirea de a impulsiona cercetările academice, ci și de a schimba modul în care funcționează rețelele până în prezent. În primul rând, acestea se potrivesc perfect pentru legături wireless ultra-rapide între echipamente din centre de date. Înlocuirea cablurilor de fibră optică din anumite zone, cu legături wireless de peste 100 Gbps, ar putea facilita reconfigurarea rapidă a infrastructurii și ar reduce costurile și spațiul necesar gestionării cablurilor.
Mai mult, pe termen lung, astfel de tehnologii ar putea răspunde nevoilor apărute odată cu inițiativele de dezvoltare a rețelelor 6G sau de extindere a capacităților 5G. În condițiile actuale, însă, barierele tehnice și reglementările variază, iar propagarea în condiții urbane devine mai dificilă din cauza limitărilor de rază și a obstacolelor fizice. Așadar, aceste soluții sunt mai degrabă candidate pentru insule de viteză extremă, precum campusuri universitare, zone de cercetare sau centre logistice, decât pentru acoperiri naționale.
Provocările de zi cu zi și viitorul apropiat
Deși aceste performanțe sunt remarcabile, implementarea lor în viața de zi cu zi mai are încă de parcurs un drum lung. Problemele legate de raza scurtă de propagare a frecvențelor peste 100 GHz sunt binecunoscute, iar pentru acoperire extinsă va fi nevoie de o rețea densă de puncte de acces. În practică, utilizarea acestor tehnologii va însemna probabil înlocuirea rețelelor vechi de cablare din interiorul clădirilor, a huburilor urbane sau a zonelor industriale.
În final, cercetarea UC Irvine arată că evoluția tehnologică din domeniul comunicațiilor de înaltă frecvență pășește spre o nouă etapă, în care vitezele comparabile cu cele ale fibrei vor fi posibile în mod wireless, fără a compromite eficiența energetică sau fezabilitatea tehnologică. Rămâne de văzut când și cum aceste descoperiri vor fi transferate în aplicații concrete, dar direcția este clară: viitorul comunicațiilor wireless va aduce, fără îndoială, viteze spectaculoase, însă cu provocări legate de propagare, infrastructură și reglementări.
