Новый рекорд скорости – 40 Гбит/сек – ставит беспроводные сети передачи данных в один ряд с оптико-волоконными.
Если скорость передачи данных в один гигабит в секунду в беспроводных 5G сетях казалась вам быстрой, то что вы скажете о 40 гигабитах в секунду? Это – новый рекорд скорости передачи данных в беспроводных сетях, установленный командой инженеров из Германии, использовавших интегрированные твёрдотельные приёмники-передатчики диапазона миллиметровых волн. Такая скорость передачи данных была продемонстрирована при передаче на расстояние в 1 километр, при этом организаторы эксперимента высказывают надежду на то, что подобные линки могут быть использованы для закрытия белых пятен между оптико-волоконными линиями в сельской местности. При этом стоимость их организации намного меньше стоимости прокладки оптических линий.
По мере того, как интернет-зависимые услуги продолжают изменять доступ к развлекательным медиа от опта до розницы, растёт и спрос на передачу огромных массивов данных, поглощая каждый новый ресурс связи, который мы создаём. Не так много осталось свободного места для передачи трафика – немного защитных промежутков и участки любительского диапазона. Единственный реальный способ получения широкого канала для передачи данных – переход в миллиметровый диапазон, лежащий выше 30 ГГц.
Нижняя часть диапазона миллиметровых волн уже используется для различных форм масштабной передачи данных, при этом диапазон 60 ГГц в настоящее время всё активнее используется для Wi-Fi и прочих потребительских систем передачи данных – не говоря уже о крошечных, сверхчувствительных радарах, которые однажды смогут защитить наши автомобили от столкновений друг с другом и сделают возможным появление самоходных транспортных средств.
Вполне вероятно, что до конца текущего десятилетия диапазон 60 ГГц, а также прочие диапазоны ниже 100 ГГц, выделенные для передачи данных, также исчерпают доступный ресурс. Поэтому в настоящее время так много внимания и уделяется диапазону 200-280 ГГц, который может стать ответом на данную проблему.
По мере того, как приложения переходят к использованию волн всё более и более короткой длины, они сталкиваются со всё новыми проблемами, вызванными воздействием окружающей среды, такими как затухание в атмосфере и растворение в дожде. Хотя в диапазоне 60 ГГц атмосфера поглощает ¾ мощности передатчика на каждый километр расстояния, а в диапазоне 240 ГГц для поглощения того же количества мощности потребуются десятки километров, в зависимости от уровня влажности. Растворение в дожде – снижение эффективной мощности, вызванное рассеиванием миллиметровых волн, вызванным каплями дождя, не является значимым фактором во время мелкой мороси, однако, более существенные осадки способны значительно сократить расстояние, на котором данный диапазон может использоваться.
В рамках проекта «Millilink» исследователи из Института прикладной физики твёрдого тела имени Фраунгофера в Фрайбурге, Германия, совместно с исследователями из Университета Штутгарта и Института технологий в Карлсруэ (KIT), разработали чип приёмника-передатчика для работы в диапазоне 240 ГГц размером всего 4х1,5 мм. Размер чипа связан с тем, что для работы с такими короткими волнами требуются небольшие контуры и антенны малого размера. В чипе используется полупроводниковая технология, разработанная в институте Фраунгофера, основанная на нарастании контуров на полупроводниках III-V, включая транзисторы высокой подвижности электронов, которые делают возможной работу чипа в диапазоне до 300 ГГц и выше.
Радиоканалы до сих пор не могли достичь скорости в несколько гигабит в секунду, сравнимой со скоростью, доступной в многоцелевых оптико-волоконных сетях, однако, представленная новая система от исследователей из Германии показывает, что скоро это не будет проблемой. Быстрая скорость передачи данных в миллиметровом радиоканале ведёт к битовой прозрачности в передаче данных. Если вы желаете использовать оптико-волоконную линию для передачи данных, но вам необходимо преодолеть каньон, и вы делаете это при помощи радиоканала, больше нет необходимости сжимать сигнал, исходящий из оптико-волоконной линии. Его можно непосредственно загнать в радиоканал, передать через каньон, конвертировать вновь в оптико-волоконный формат и вернуть в следующее звено стеклянного волокна. При этом не будет никакой потери данных.
По словам исследователей, демонстрация возможностей беспроводной передачи данных на скорости 40 Гбит/сек – это лишь начало. «Повышение эффективности использования спектра за счёт применения более сложных форматов модуляции либо комбинации нескольких каналов – так называемого мультиплексирования – поможет достичь более высоких скоростей передачи данных», – говорит Йохен Антес из KIT.
Источник: Институт технологий в Карлсруэ
