Новая оптическая беспроводная система на основе чипа обеспечивает скорость 362 Гбит/с, используя свет, что позволяет создавать более быстрые и эффективные соединения.
Исследователи разработали оптическую беспроводную систему на уровне чипа, которая обеспечивает сверхвысокую скорость передачи данных, потребляя при этом меньше энергии, чем обычный Wi-Fi.
Эта технология использует свет вместо радиоволн, что позволяет снизить нагрузку на перегруженные беспроводные сети.
Спрос на беспроводную связь продолжает расти, а видеозвонки, потоковое вещание и подключенные устройства создают значительную нагрузку на существующую инфраструктуру.
Современные системы используют радиочастоты, которые имеют ограничения по полосе пропускания, помехам и энергопотреблению, особенно в условиях высокой плотности посетителей в помещениях.
Новая система решает эти проблемы, передавая данные посредством света, что позволяет значительно увеличить пропускную способность.
Оптическая беспроводная связь не создает помех для радиосистем и может быть точно направлена, что делает ее подходящей для помещений с высокой плотностью пользователей.
В основе системы лежит компактный чип, содержащий массив крошечных лазеров, которые одновременно передают несколько потоков данных.
Такой параллельный подход увеличивает общую пропускную способность, сохраняя при этом достаточные размеры оборудования для интеграции в устройства или точки доступа.
Много лазеров, одно звено
Исследователи использовали массив из 5 × 5 вертикально-резонаторных лазеров с поверхностным излучением (VCSEL), каждый из которых способен передавать собственный сигнал. Эти полупроводниковые лазеры уже широко используются в центрах обработки данных и могут работать на высоких скоростях с хорошей эффективностью.
Благодаря параллельной работе нескольких лазеров система значительно увеличивает общую пропускную способность по сравнению с использованием одного источника света. В ходе тестирования был активен 21 лазер, каждый из которых обеспечивал скорость передачи данных от 13 до 19 гигабит в секунду.
В совокупности система достигла суммарной скорости передачи данных в 362,7 гигабит в секунду по двухметровому каналу связи в свободном пространстве. Это ставит ее в число самых быстрых оптических беспроводных передатчиков на базе микросхем, продемонстрированных на сегодняшний день.
В данной системе используется метод модуляции, который разделяет данные на несколько частотных каналов, что позволяет эффективно использовать полосу пропускания и адаптироваться к условиям сигнала. Исследователи отметили, что скорость может быть еще выше при использовании более быстрых приемников.
Формованные лучи уменьшают помехи
Управление несколькими световыми лучами создает сложности, особенно когда сигналы перекрываются. Для решения этой проблемы команда разработала оптическую систему, которая формирует и направляет каждый луч в заданную область.
Сначала массив микролинз выравнивает свет от каждого лазера, а дополнительные оптические элементы распределяют лучи по структурированной сетке. Это минимизирует перекрытие и гарантирует, что каждый сигнал остается отчетливым на приемнике.
Тесты показали более чем 90-процентную равномерность освещения целевой зоны на расстоянии двух метров. Это позволяет назначать разные лучи освещения разным пользователям в одном и том же помещении.
Исследователи также продемонстрировали многопользовательскую работу, запустив несколько лучей одновременно. В одном из тестов с четырьмя одновременными соединениями система поддерживала стабильное соединение и обеспечивала суммарную скорость передачи данных около 22 гигабит в секунду.
Энергоэффективность — еще одно ключевое преимущество. Система потребляет около 1,4 наноджоулей на бит, что примерно вдвое меньше, чем у сопоставимых технологий Wi-Fi. Это может помочь снизить энергопотребление по мере роста объема передаваемых данных.
Эта технология призвана не заменять существующие сети, а дополнять их. Ее можно использовать в офисах, домах или общественных местах для разгрузки радиосистем и обеспечения более быстрых и эффективных соединений.
Результаты исследования были опубликованы в журнале Advanced Photonics Nexus.
Sourse: interestingengineering.com
