Лазери замість радіохвиль: у Кембриджі створили чип для передачі даних на швидкості 362 Гбіт/с
Поки ми намагаємося витиснути максимум зі свого домашнього роутера, який постійно конфліктує з сусідським Wi-Fi, дослідники вирішили, що пора переходити на світлову сторону. Буквально. У свіжому номері журналу Advanced Photonics Nexus опубліковано роботу, яка може змінити наше уявлення про бездротові мережі всередині приміщень.
Чому радіоефір стає затісним
Проблема сучасних бездротових мереж проста: радіочастотний спектр — це не гума. З кожним новим смартфоном, розумною лампочкою та ноутбуком у вашому будинку чи офісі стає все менше «чистого» повітря для передачі сигналу. Навіть найновіші стандарти Wi-Fi з часом впираються в обмеження смуги пропускання та радіоперешкоди.
Оптична бездротова зв'язок (OWC) пропонує використовувати світловий діапазон. Він має значно більшу доступну полосу пропускання та, що важливо, не створює перешкод для традиційної електроніки. Команда з Кембриджського університету (University of Cambridge) представила компактну систему, яка не просто доповнює існуючі рішення, а виводить їх на рівень, що раніше здавався фантастикою.
Матриця на міліметрі: як це влаштовано
Основою розробки став мініатюрний чип, розмір якого не перевищує одного міліметра. На цій крихітній площі розмістили матрицю з 25 інфрачервоних лазерів (формат 5 × 5). Кожен такий випромінювач працює незалежно, що дозволяє системі передавати дані паралельними потоками. Це схоже на те, як замість однієї широкої дороги збудувати 25-смугове швидкісне шосе.
Під час випробувань на дистанції два метри дослідники задіяли 21 лазер із 25 наявних. Результат вражає: кожен окремий промінь забезпечував швидкість від 13 до 19 Гбіт/с. Сумарна пропускна здатність системи склала 362.7 Гбіт/с. Це один із найвищих показників для передавачів такого класу.
Швидкість, яка не «їсть» батарейку
Окрім космічних швидкостей, британські інженери приділили увагу двом критичним аспектам: точності та енергоефективності. Щоб 25 лазерів не перетворювали сигнал на нерозбірливу кашу, було розроблено спеціальну оптичну систему формування променів. Вона розподіляє світло з рівномірністю понад 90% на відстані двох метрів, що дозволяє стабільно працювати навіть у багатокористувацькому режимі.
Щодо енергії, то цифри виглядають не менш привабливо: близько 1.4 нДж на біт. Якщо не вдаватися в нудні фізичні розрахунки, це приблизно вдвічі краще за показники сучасних передавачів Wi-Fi у схожих умовах. Тобто ми отримуємо більше даних за менші «гроші» у вигляді заряду акумулятора.
Науковці не закликають викидати роутери на смітник. Оптична система має стати потужним доповненням у місцях з високою щільністю підключень: офісах, лікарнях чи дата-центрах. У майбутньому такі лазерні матриці можуть легко вбудовуватися у звичайні стельові світильники, перетворюючи кожну лампочку на надшвидкісну точку доступу.
Поки вчені приборкують лазери для офісів, інші розробляють залізо для екстремальних умов. Наприклад, існують рішення на кшталт Wi-Fi у пеклі, де японські інженери створили чип, стійкий до радіації.
