Niezawodne „czapeczki z folii” nie będą już potrzebne, jeśli ktoś obawia się o zdrowie w przesiąkniętej falami radiowymi przestrzeni. Bezprzewodowe sieci optyczne obiecują odciążyć Wi-Fi w zamkniętych pomieszczeniach, w tym w domach. Nowa technologia nie zastąpi telefonii komórkowej i tradycyjnych punktów dostępowych Wi-Fi, ale może rozwiązać problem braku prędkości w wielu zadaniach i zaoszczędzić na zużyciu energii.
O przełomie w rozwoju systemów bezprzewodowej optycznej transmisji danych donieśli inżynierowie Międzynarodowego Towarzystwa Optyki i Fotoniki (SPIE). Opracowali kompaktowy chip z macierzą miniaturowych półprzewodnikowych laserów (VCSEL, Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), który do przesyłania danych wykorzystuje światło zamiast fal radiowych. W testach laboratoryjnych system osiągnął rekordową prędkość 362,7 Gb/s, co znacznie przewyższa możliwości tradycyjnych sieci Wi-Fi i telefonii komórkowej.
Ważne, że efektywność energetyczna zaproponowanego rozwiązania okazała się dwukrotnie wyższa niż w przypadku łączności radiowej: na jeden bit informacji przypadało około 1,4 nJ, co pozwoli na znaczną redukcję zużycia energii w warunkach rosnącego obciążenia sieci.
Podstawą technologii jest chip o rozmiarach mniejszych niż milimetr z matrycą laserów w układzie 5×5, gdzie każdy element działa niezależnie i przesyła pojedynczy strumień danych. Specjalny system optyczny z mikrosoczewkami formuje kierunkowość każdego promienia, tworząc równomierną siatkę oświetlonych stref na odległość do dwóch metrów bez wzajemnych zakłóceń (eksperyment przeprowadzono w zwykłym pomieszczeniu z rozstawem nadajnika i odbiornika na dwa metry).
Macierz emitujących diod LED umożliwia jednoczesną obsługę wielu użytkowników w jednym pomieszczeniu. Modulacja sygnału z wykorzystaniem wielu kanałów częstotliwości zapewniła wysoką przepustowość — do 362,7 Gb/s przy działających 21 diodach LED z 25. Prędkość przesyłu mogła być jeszcze wyższa, ale była ograniczona dostępnie kupionym fotoodbiornikiem, który był używany w eksperymencie.
Kompaktowe wymiary nadajnika pozwalają na jego integrację w punktach dostępowych, lampach oświetleniowych oraz w innych miejscach, zapewniając szybkie połączenie w bezpośrednim sąsiedztwie użytkownika. Jeśli jest wielu użytkowników, to w trybie wielokanałowym każdy z nich otrzyma swoją część szybkiego ruchu, co potwierdzono w eksperymentach podczas organizacji czterech oddzielnych kanałów komunikacyjnych o imponującej przepustowości. Przy tym prędkość działania każdego z laserów matrycy osiągała 19 Gbit/s.
Programiści podkreślają, że komunikacja optyczna nie jest narażona na problemy z interferencją, które dotyczą fal radiowych, co jest szczególnie istotne w zatłoczonych pomieszczeniach — biurach, szpitalach, centrach danych i przestrzeniach mieszkalnych. Nowa technologia nie zastąpi Wi-Fi ani komunikacji mobilnej, lecz uzupełni je, odciążając główne komponenty radiowe w zamkniętych pomieszczeniach. Otwarcie to prowadzi do szybszych, bezpieczniejszych i bardziej ekologicznych sieci bezprzewodowych przyszłości, gdzie szybki internet dla wideo, rzeczywistości wirtualnej oraz urządzeń IoT stanie się normą przy minimalnym zużyciu energii.
Źródło:
Źródło: 3dnews.ru
