Ученые из Университетского колледжа Лондона (UCL) установили новый мировой рекорд беспроводной передачи данных, отправив информацию на невероятной скорости 938 гигабит в секунду (Гб/с). Для сравнения, это более чем в 9000 раз быстрее, чем лучшие средние скорости загрузки 5G в Великобритании.
Современные беспроводные технологии — будь то Wi-Fi у вас дома или сеть 5G на вашем смартфоне — работают в переполненных диапазонах частот. Эти диапазоны, обычно ниже 6 гигагерц (ГГц), сейчас сильно перегружены, что ограничивает скорость связи. Исследовательская группа в UCL решила эту проблему в лоб, расширив свою систему для использования более широкого диапазона частот, охватывающего от 5 до 150 ГГц.
Их подход объединил две передовые технологии: передовую электронику и фотонику миллиметрового диапазона. Для нижней части спектра частот, от 5 до 50 ГГц, они использовали традиционные цифро-аналоговые преобразователи, которые отправляют данные с помощью радиоволн. Однако эти преобразователи испытывают трудности на более высоких частотах. Поэтому для верхней части спектра, от 50 до 150 ГГц, команда представила новую систему на основе фотоники. Эта технология использовала лазеры для генерации радиосигналов, что позволило им перенести передачу данных в ранее неиспользуемые высокочастотные диапазоны.
Объединив эти две технологии — радиоволны на более низких частотах и лазеры на более высоких частотах — команда создала широкополосную систему передачи, способную передавать огромные объемы данных. Получившаяся в результате система с высокой пропускной способностью была описана командой Лю как «супермагистраль» для передачи данных. Эта полоса пропускания шириной 145 ГГц более чем в пять раз превышает предыдущий мировой рекорд, что делает ее новаторским скачком в развитии беспроводной технологии следующего поколения.
Благодаря скоростям вроде 938 Гбит/с пользователи в густонаселенных городских центрах или на крупных мероприятиях, таких как концерты, могут пользоваться мобильным интернетом, который никогда не замедляется, независимо от того, сколько людей находится в сети. Например, фильм в формате 4K, который загружается за 19 минут в современных сетях 5G, можно загрузить всего за 0,12 секунды с помощью этой технологии.
Профессор Иззат Дарвазех, соавтор исследования, считает, что это только начало. «Прелесть беспроводной технологии в ее гибкости с точки зрения пространства и местоположения», — сказал он.
Исследователи уже контактируют с производителями смартфонов и сетевыми операторами, и очевидно, что проделанная ими работа может послужить основой для технологии 6G. Но, как отметил Лю, другие подходы конкурируют за определение следующего поколения беспроводных сетей.
По сути, это исследование решает упрямое узкое место: «последние несколько метров» передачи данных. В то время как оптоволокно может переносить информацию через континенты, беспроводные сети должны обрабатывать последний участок между вашим устройством и сетью, где скорость часто падает. С помощью суперзарядки этого последнего звена команда UCL сокращает разрыв между тем, что возможно с помощью оптоволокна, и тем, что достижимо по воздуху.
«Наш новый подход впервые объединяет две существующие беспроводные технологии, высокоскоростную электронику и фотонику миллиметровых волн, чтобы преодолеть эти барьеры. Эта новая система позволяет передавать большие объемы данных на беспрецедентных скоростях, что будет иметь решающее значение для будущего беспроводной связи», — сказал Лю.
Заглядывая вперед, можно сказать, что потребность в более быстрой и надежной беспроводной связи будет только расти. По мере того, как все больше устройств подключаются к Интернету — будь то смартфоны, автономные транспортные средства или системы умного дома — спрос на пропускную способность будет продолжать стремительно расти.
Пока технология была продемонстрирована только в лабораторных условиях, но скоро могут начаться коммерческие испытания. В случае успеха мы можем увидеть эту новую беспроводную систему, включенную в потребительские устройства и сети в течение следующих трех-пяти лет.
Результаты исследования опубликованы в журнале Journal of Lightwave Technology.