Światło zamiast fal radiowych. Nowy laserowy chip osiąga gigabitowe prędkości i zużywa o połowę mniej energii
Tradycyjne sieci bezprzewodowe powoli zbliżają się do swoich fizycznych limitów. Zagęszczenie sprzętu w naszych domach i biurach sprawia, że pasma radiowe stają się coraz bardziej zatłoczone, a zużycie prądu rośnie. Naukowcy proponują jednak fascynującą alternatywę: miniaturowe chipy laserowe, które przesyłają informacje za pomocą światła podczerwonego.
Z każdym rokiem dokładamy do naszych domowych sieci kolejne urządzenia – od telewizorów streamujących obraz w 4K, przez smartfony, aż po rozbudowane akcesoria smart home. To wszystko niezwykle mocno obciąża klasyczne rutery. Najnowsze badania zespołu z Uniwersytetu w Cambridge otwierają jednak zupełnie nową drogę dla wewnętrznej komunikacji bezprzewodowej, przenosząc ciężar przesyłu danych z fal radiowych na światło.
Siła dwudziestu pięciu laserów
W samym sercu nowego systemu znajduje się układ wyposażony w matrycę 5 na 5 mikroskopijnych laserów typu VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers). Każdy z nich działa jako niezależny, niezwykle szybki kanał transmisyjny.
Podczas testów laboratoryjnych przeprowadzonych na dystansie dwóch metrów, pojedyncze lasery osiągały prędkości rzędu 13 do 19 gigabitów na sekundę. Badacze połączyli siłę 21 aktywnych kanałów, osiągając oszałamiającą łączną prędkość na poziomie 362,7 Gbps. Co ciekawe, w trakcie eksperymentu limitem okazały się komercyjne odbiorniki, a nie sam nadajnik. Sugeruje to, że przy zastosowaniu lepszego sprzętu odbierającego, wyniki mogłyby być jeszcze wyższe.
Światło zamiast fal we wszystkich kierunkach
Przewaga optycznej transmisji nad falami radiowymi nie sprowadza się wyłącznie do czystej prędkości. Radiowe Wi-Fi rozsyła sygnał we wszystkich kierunkach, co w gęsto zaludnionych przestrzeniach (takich jak biurowce czy bloki mieszkalne) prowadzi do nakładania się fal i zakłóceń.
Nowy system wykorzystuje specjalistyczne soczewki, które formują wiązki w precyzyjną, kwadratową „siatkę” o minimalnym stopniu nakładania się na siebie. Dzięki temu rozwiązaniu wiele urządzeń może pracować obok siebie bez wzajemnego zakłócania sygnału.
Kolejnym potężnym atutem jest efektywność energetyczna. Konstrukcja zużywa zaledwie 1,4 nanodżula na bit przesyłanych informacji – to około połowę mniej energii, niż potrzebują do pracy topowe systemy Wi-Fi.
Uzupełnienie, a nie zastępstwo
Oczywiście technologia optyczna ma swoje twarde ograniczenia z zakresu fizyki – wymaga bezpośredniej widoczności (tzw. line-of-sight) między nadajnikiem a odbiornikiem. Krótko mówiąc: postawienie kwiatka przed urządzeniem skutecznie odetnie nas od sieci.
Z tego powodu tego typu lasery nie zastąpią całkowicie klasycznych ruterów radiowych. Zamiast tego staną się ich idealnym uzupełnieniem, przejmując najcięższy ruch sieciowy w wymagających środowiskach zamkniętych. Cały sprzęt nadawczy mieści się na chipie o wielkości ułamka milimetra, co w przyszłości pozwoli na łatwe zintegrowanie go w elementach oświetlenia czy standardowych punktach dostępowych.
Ten chip Wi-Fi przetrwa wewnątrz reaktora jądrowego. Przełomowa inżynieria z Japonii
