Die berüchtigten „Alufolie-Hüte“ sind nicht mehr nötig, wenn jemand Bedenken hinsichtlich der Gesundheit in einer von Radiowellen überfluteten Umgebung hat. Drahtlose optische Netzwerke versprechen, das Wi-Fi in geschlossenen Räumen, einschließlich privater Haushalte, zu entlasten. Die neue Technologie wird die Mobilfunkverbindungen und herkömmlichen Wi-Fi-Hotspots nicht ersetzen, kann aber das Geschwindigkeitsproblem für eine Reihe von Anwendungen lösen und den Energieverbrauch senken.
Ein Durchbruch in der Entwicklung drahtloser optischer Datenübertragungssysteme. berichteten Ingenieure der Internationalen Gesellschaft für Optik und Photonik (SPIE) haben einen kompakten Chip mit einem Array von miniaturisierten Halbleiterlasern (VCSEL, Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser) entwickelt, der zur Datenübertragung Licht anstelle von Radiowellen verwendet. In Labortests erreichte das System eine Rekordgeschwindigkeit von 362,7 Gbit/s, was die Möglichkeiten herkömmlicher Wi-Fi- und Mobilfunknetze erheblich übertrifft.
Es ist wichtig, dass die Energieeffizienz der vorgeschlagenen Lösung doppelt so hoch war wie die der Funkkommunikation: für ein Bit Information wurden etwa 1,4 nJ verbraucht, was den Energieverbrauch angesichts der zunehmenden Netzlast erheblich senken wird.
Im Kern der Technologie steht ein Chip von weniger als einem Millimeter mit einem Array aus 5×5 Lasern, wobei jedes Element unabhängig arbeitet und einen separaten Datenstrom überträgt. Ein spezielles optisches System mit Mikrolinsen formt die Richtung jedes Strahls und erstellt ein gleichmäßiges Netz aus beleuchteten Zonen bis zu einer Distanz von zwei Metern ohne gegenseitige Störungen (der Versuch wurde in einem gewöhnlichen Raum mit einem Abstand von zwei Metern zwischen Sender und Empfänger durchgeführt).
Das Matrix-Array aus abgebenden LEDs ermöglicht es, mehrere Benutzer gleichzeitig in einem Raum zu bedienen. Die Signalmodulation unter Verwendung vieler Frequenzkanäle gewährleistete eine hohe Bandbreite von bis zu 362,7 Gbit/s bei aktivem Betrieb von 21 von 25 LEDs. Die Übertragungsrate hätte sogar höher sein können, war aber durch den im Handel erhältlichen Photoreceiver begrenzt, der im Experiment verwendet wurde.
Die kompakten Abmessungen des Sendeschips ermöglichen es, ihn in Access Points, Beleuchtungslampen und überall einzubauen und eine Hochgeschwindigkeitsverbindung in unmittelbarer Nähe des Nutzers zu gewährleisten. Bei mehreren Nutzern erhält jeder im Mehrkanalmodus seinen eigenen Anteil an Hochgeschwindigkeitsdatenverkehr, was während eines Experiments bei der Organisation von vier separaten Kommunikationskanälen mit beeindruckender Bandbreite bestätigt wurde. Dabei erreichte die Arbeitsgeschwindigkeit jeder der Laser der Matrix 19 Gbit/s.
Die Entwickler betonen, dass die optische Verbindung nicht unter Interferenzproblemen leidet, die für Hochfrequenzsignale typisch sind, was besonders wichtig für überlastete Räume wie Büros, Krankenhäuser, Rechenzentren und Wohnräume ist. Die neue Technologie wird WLAN oder mobile Kommunikation nicht ersetzen, sondern ergänzen, indem sie die Hauptlast von den Funkkomponenten in geschlossenen Räumen nimmt. Sie eröffnet den Weg zu schnelleren, sichereren und umweltfreundlicheren Drahtlosnetzwerken der Zukunft, wo Hochgeschwindigkeitsinternet für Video, virtuelle Realität und IoT-Geräte zum Standard bei minimalem Energieverbrauch wird.
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Quelle: 3dnews.ru
