Revoluție în comunicațiile wireless: cum tehnologia de 140 GHz promite viteze de până la 120 Gbps
Industria comunicațiilor face un salt radical în fața limitărilor tradiționale ale infrastructurii și tehnologiei. La frecvențe din ce în ce mai înalte, precum 140 GHz, vechile metode de converteție digital-analog și viceversa s-au dovedit insuficiente, fie din cauza consumului exagerat de energie, fie a complexității tehnice. Într-un mod îndrăzneț, cercetătorii de la Universitatea California, Irvine, propun o soluție care poate schimba regulile jocului: un sistem de transmisiune de tip “antenna-to-bits” ce promite viteze comparabile cu cele ale fibrei optice, dar în mediul wireless.
O abordare revoluționară a transmisiei: eliminarea convertorului DAC
Tradicional, sistemele radio înalte frecvențe se bazează pe convertorul digital-analog (DAC) pentru a transforma datele digitale în semnale analogice, gata pentru transmisie. Aceasta a fost o barieră majoră în atingerea vitezelor extrem de mari, deoarece un DAC rapid consumă enorm și complică arhitectura cipurilor. Cercetătorii de la UC Irvine aduc o soluție inedită: construirea semnalului direct în domeniul radiofrecvență, eliminând complet DAC-ul și folosind trei sub-transmițătoare sincronizate, astfel încât consumul total să rămână în jurul valorii de 230 mW.
Această strategie nu doar diminua energia consumată, ci și simplifică întreaga arhitectură a sistemului. “Dacă ideea se va maturiza, ea ar putea permite apariția dispozitivelor mobile de înaltă performanță cu un consum energetic redus”, explică cercetătorii. În plus, reducerea componentelor extrem de complicate la frecvențe înalte permite un design mai simplificat, ceea ce înseamnă mai puțină căldură generată și o posibilitate mai reală de implementare comercială.
Receptorul “antenna-to-bits”: analogicul rămâne esențial chiar și la recepție
Însă ceea ce face diferența în această tehnologie inovatoare este modul în care recepția este abordată. În mod clasic, parafrazând, semnalul primit trebuie digitalizat în întregime cu ajutorul unor ADC-uri extrem de rapide, ceea ce duce la un consum de energie foarte mare. Cercetătorii de la Irvine propun o metodă diferită: demodulare analogică ierarhică, în care semnalul este “desfăcut” etape cu etape, înainte de a fi convertit în biți.
Aceasta înseamnă reducerea semnificativă a efortului digital, controlat și distribuit inteligent. Rezultatul? Un receptor cu consum de doar câteva sute de miliwați, o cifră remarcabilă pentru un prototip ce vizează aplicații compacte și eficiente energetic. Crearea unui sistem pe procesul de fabricație de 22 nm cu tehnologie FDSOI contribuie la reducerea costurilor și la accelerarea potențialei scalări industriale.
Oportunități și provocări pentru viitor
Demonstrația de laborator, deși impresionantă, nu promite încă o revoluție imediată în telefonia de zi cu zi. În viața reală, aceste frecvențe extreme generează o rază foarte limitată, iar obstacolele fizice precum pereții, sticla sau ploaia pot slăbi conexiunile. În situații concrete, aceste viteze de transfer uriașe vor fi posibile doar pe distanțe mici, în zone bine controlate, precum centre de date, campusuri universitare sau stadioane. Vizionarii tehnologiei au în vedere aceste limite, dar adaugă că cercetările ar putea deschide calea către “insule” de viteză extremă, bine delimitate.
Pentru industrie, însă, cea mai mare provocare este reglementarea spectrului, precum și crearea unui ecosistem compatibil de cipuri și infrastructură. În plus, propagarea semnalelor la aceste frecvențe ridică probleme de acoperire, similar cu cele ale mmWave-urilor din 5G, având nevoie de rețele foarte dense de puncte de acces.
Pe termen mediu și lung, aceste descoperiri indică o direcție clară: tehnologia nu mai este doar un experiment de laborator, ci o soluție viabilă pentru creșterea semnificativă a capacităților wireless. Într-un deceniu, acestea pot deveni parte integrantă a rețelelor de datacenter, a infrastructurii urbane inteligente și, eventual, a conexiunilor 5G și 6G. Cu toate provocările care persistă, viitorul pare deschis pentru tehnologii ce pot oferi, în sfârșit, viteza de fibră, fără a fi nevoie să ne conectăm cu cabluri.
