Безпровідний оптичний зв'язок у приміщеннях продемонстрував нові рекорди швидкості та ефективності

Пресловуті «шапочки з фольги» більше не будуть потрібні, якщо хтось турбується за здоров'я в перенасиченому радіохвилями навколишньому просторі. Безпровідні оптичні мережі обіцяють розвантажити Wi-Fi в закритих приміщеннях, включаючи домашні. Нова технологія не витіснить стільниковий зв'язок і звичайні точки доступу Wi-Fi, але може вирішити проблему нестачі швидкості для ряду завдань і заощадити на споживанні енергії.

Джерело зображення: SPIE

Про прорив у розробці систем безпровідної оптичної передачі даних повідомили інженери Міжнародного товариства оптики та фотоніки (SPIE). Вони розробили компактний чіп з масивом мініатюрних напівпровідникових лазерів (VCSEL, Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser), який для передачі даних використовує світло замість радіохвиль. У лабораторних тестах система досягла рекордної швидкості 362,7 Гбіт/с, що значно перевищує можливості традиційних Wi-Fi та стільникових мереж.

Важливо, що енергоефективність запропонованого рішення виявилася вдвічі вищою, ніж у радіозв'язку: на один біт інформації йшло приблизно 1,4 нДж, що дозволить суттєво знизити споживання енергії в умовах зростаючого навантаження на мережі.

В основі технології лежить чіп розміром менше міліметра з масивом лазерів у вигляді матриці 5×5, де кожен елемент працює незалежно і передає окремий потік даних. Спеціальна оптична система з мікролінзами формує направленість кожного променя, створюючи рівномірну сітку освітлених зон на відстані до двох метрів без взаємних перешкод (експеримент був проведений у звичайному приміщенні з рознесенням передавача і приймача на два метри).

Матриця з передавальних світлодіодів дозволяє одночасно обслуговувати кількох користувачів в одному приміщенні. Модуляція сигналу з використанням безлічі частотних каналів забезпечила високу пропускну здатність — до 362,7 Гбіт/с при працюючих 21 світлодіоді з 25. Швидкість передачі могла бути навіть вищою, але була обмежена купленим у магазині доступним фотоприймачем, який використовувався в експерименті.

Компактні розміри передавального чіпа дозволяють вбудовувати його в точки доступу, лампи освітлення і куди завгодно, забезпечуючи високошвидкісний зв'язок у безпосередній близькості від користувача. Якщо користувачів кілька, то в багатоканальному режимі кожен з них отримає свою частину високошвидкісного трафіку, що в експерименті підтвердили в процесі організації чотирьох окремих каналів зв'язку з вражаючою пропускною здатністю. При цьому швидкість роботи кожного з лазерів матриці досягала 19 Гбіт/с.

Розробники підкреслюють, що оптичний зв'язок не підлягає проблемам інтерференції, властивим радіочастотам, що особливо важливо для перевантажених приміщень — офісів, лікарень, дата-центрів і житлових просторів. Нова технологія не замінить Wi-Fi або мобільний зв'язок, а доповнить їх, знімаючи основне навантаження з радіокомпонентів мережі в закритих приміщеннях. Вона відкриє шлях до більш швидких, безпечних і екологічно чистих безпровідних мереж майбутнього, де високошвидкісний інтернет для відео, віртуальної реальності та IoT-пристроїв стане нормою при мінімальному енергоспоживанні.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки