100 Гбит\с на мобильнике? Вполне реально!
В мае этого года, учёные во главе со Свеном Кёнигом (Swen König) из Технологического института Карлсруэ (Германия) была произведена передача данных на частоте в 240 ГГц со скоростью 40 Гбит\с. Однако, на этом разработчики не остановились и явили миру новый потолок передачи данных в целых 100 Гбит\с.
При этом ученые утверждают, что такого рода связь может быть легко доступна практически каждому. Дело в том, что сегодня на 237,5 ГГц и в помине нет той толкучки, от которой задыхается нынешний диапазон в 3–3 000 МГц. Кроме того, по своим параметрам это излучение очень близко к терагерцевому, то есть при отсутствии ионизирующего воздействия сравнительно легко проникает через капли дождя и туман, ухудшающие связь на других частотах. Почему на этот диапазон не обращали внимания раньше? Все очень просто - имелись довольно большие проблемы в создании приемо-передатчиков вообще и гораздо бОльшие проблемы в их минитюаризации.
Для достижения нынешней цели немцы интегрировали в передатчик элементы, обычно относящиеся к фотонике, - фотонный смеситель производства японской компании NTT-NEL. Он состоит из фотодиода, на который накладываются два лазерных сигнала с разной частотой. Один из них модулируется для того, чтобы нести информацию, а другой - нет. В итоге их воздействия на фотодиод генерируется электрический сигнал с частотой, соответствующей разнице частот двух оптических (237,5 ГГц). Лишь после этого сигнал излучается с помощью антенны.
Для приёма использовалась специально созданная интегральная схема из транзисторов с высокой подвижностью электронов. Схема размером в несколько квадратных миллиметров уже сейчас может быть интегрирована в смартфоны и планшеты, делая, таким образом, широкое распространение приёмников, успешно работающих в миллиметровом диапазоне на высоких скоростях, сравнительно простой задачей. Схема усиливает входящее излучение и смешивает его с другой частотой для полного извлечения передаваемых данных.
Эксперимент в приеме-передаче сигнала проходил на расстоянии всего 20 метров. Однако, особо подчёркивается, что это лишь пробный шар и ученые не ставили задачи преодолеть большее расстояние. В данный момент ведутся работы по доводке экспериментальной системы беспроводной связи для дистанций в сотни метров.
Использование именно субтерагерцевого диапазона позволяет надеяться на неплохое преодоление обычных преград на пути такой связи - тех же домовых стен и прочего. В сравнении с другим высокоэффективным беспроводным способом передачи данных - лазерными системами атмосферного пользования - субтерагерцевые передатчики и приёмники малочувствительны к атмосферным помехам, делающим применение лазерной связи в туман весьма проблематичным.
Напомним, что нынешнее поколение устройств, работающих в 3G, даже с учетом HSPA+ не превышают двух десятков мегабит в секунду, а только-только родившийся в "железе" 4G - пары сотен. Да что и говорить, только-только планируемый 5G ограничивается 1-10Гбит\сек. Возможно, с учетом нынешнего исследования будущий стандарт поправят, ну или как водится - добавят "плюсик".
По материалам Nature Photonics, IEEE Spectrum
При этом ученые утверждают, что такого рода связь может быть легко доступна практически каждому. Дело в том, что сегодня на 237,5 ГГц и в помине нет той толкучки, от которой задыхается нынешний диапазон в 3–3 000 МГц. Кроме того, по своим параметрам это излучение очень близко к терагерцевому, то есть при отсутствии ионизирующего воздействия сравнительно легко проникает через капли дождя и туман, ухудшающие связь на других частотах. Почему на этот диапазон не обращали внимания раньше? Все очень просто - имелись довольно большие проблемы в создании приемо-передатчиков вообще и гораздо бОльшие проблемы в их минитюаризации.
Для достижения нынешней цели немцы интегрировали в передатчик элементы, обычно относящиеся к фотонике, - фотонный смеситель производства японской компании NTT-NEL. Он состоит из фотодиода, на который накладываются два лазерных сигнала с разной частотой. Один из них модулируется для того, чтобы нести информацию, а другой - нет. В итоге их воздействия на фотодиод генерируется электрический сигнал с частотой, соответствующей разнице частот двух оптических (237,5 ГГц). Лишь после этого сигнал излучается с помощью антенны.
Для приёма использовалась специально созданная интегральная схема из транзисторов с высокой подвижностью электронов. Схема размером в несколько квадратных миллиметров уже сейчас может быть интегрирована в смартфоны и планшеты, делая, таким образом, широкое распространение приёмников, успешно работающих в миллиметровом диапазоне на высоких скоростях, сравнительно простой задачей. Схема усиливает входящее излучение и смешивает его с другой частотой для полного извлечения передаваемых данных.
Основная часть экспериментального передатчика
Эксперимент в приеме-передаче сигнала проходил на расстоянии всего 20 метров. Однако, особо подчёркивается, что это лишь пробный шар и ученые не ставили задачи преодолеть большее расстояние. В данный момент ведутся работы по доводке экспериментальной системы беспроводной связи для дистанций в сотни метров.
Использование именно субтерагерцевого диапазона позволяет надеяться на неплохое преодоление обычных преград на пути такой связи - тех же домовых стен и прочего. В сравнении с другим высокоэффективным беспроводным способом передачи данных - лазерными системами атмосферного пользования - субтерагерцевые передатчики и приёмники малочувствительны к атмосферным помехам, делающим применение лазерной связи в туман весьма проблематичным.
Напомним, что нынешнее поколение устройств, работающих в 3G, даже с учетом HSPA+ не превышают двух десятков мегабит в секунду, а только-только родившийся в "железе" 4G - пары сотен. Да что и говорить, только-только планируемый 5G ограничивается 1-10Гбит\сек. Возможно, с учетом нынешнего исследования будущий стандарт поправят, ну или как водится - добавят "плюсик".
По материалам Nature Photonics, IEEE Spectrum
Господин Директор
• 1 декабря 2013 в 22:20
Комментарии