Cercetătorii au făcut un pas semnificativ în dezvoltarea tehnologiilor de comunicare wireless, propunând o alternativă care poate diminua limitele actuale ale rețelelor Wi-Fi și ale celor celulare. În locul undelor radio, noul sistem utilizează lumina pentru transmiterea datelor, oferind astfel o soluție mai rapidă și mai eficientă pentru spațiile interioare cu mulți utilizatori conectați simultan.
Rețelele wireless convenționale se confruntă cu o aglomerație a frecvențelor, interferențe și consum crescut de energie. Cu toate acestea, tehnologia bazată pe lumină, denumită comunicație optică fără fir, promite să depășească aceste obstacole, având o lățime de bandă semnificativ mai mare și posibilitatea de direcționare cu precizie a semnalului și distribuției câmpului luminos.
Un cip compact cu 25 de lasere pentru transmisii de date rapide
Sistemul care a fost dezvoltat se bazează pe un cip extrem de mic, mai puțin de un milimetru, dotat cu o matrice de 25 de lasere semiconductoare de tip VCSEL. Fiecare laser funcționează independent, transmitând fluxuri de date distincte. Această dispunere permite rularea simultană a mai multor lasere, ceea ce duce la o creștere dramatică a capacității totale de transmitere.
Fabricarea cipului nu necesită tehnologii complicate – poate fi realizată cu tehnici standard din industria semiconductorilor. Dimensiunea lui compactă îl face compatibil cu puncte de acces de mici dimensiuni sau chiar cu dispozitive portabile, cum ar fi smartphone-urile, deschizând astfel calea pentru integrarea ușoară în echipamente existente și viitoare.
Viteză record în primele teste realizate pe distanțe scurte
Testele efectuate pe o distanță de doi metri au arătat rezultate promițătoare. Din cei 25 de lasere, 21 au fost activați în timpul experimentului, transmitând date cu viteze cuprinse între 13 și 19 gigabiți pe secundă. Viteza totală a transmisiei a atins 362,7 Gbps, fiind un record pentru tehnologia bazată pe lumină în condițiile testate.
Cercetătorii avertizează că această performanță a fost limitată de receptorul comercial utilizat. Cu receptoare mai avansate, capacitatea de transfer ar putea fi mult mai mare, deschizând perspective interesante pentru aplicații în medii cu trafic intens.
Distribuție precisă a luminii și reduce interferențele
Folosirea mai multor fascicule de lumină simultan ridică riscul de suprapunere și de interference. Pentru a evita aceste probleme, cercetătorii au folosit un sistem de microlentile care modelează și direcționează exact fiecare fascicul. În acest mod, se creează o rețea de zone distincte de iluminare, cu o distribuție uniformă de peste 90% la o distanță de doi metri.
În cadrul unui test cu patru fascicule, toate conexiunile au rămas stabile, cu o rată combinată de aproximativ 22 Gbps, fără interferențe semnificative. Această tehnologie poate aloca fiecare fascicul către un utilizator sau un dispozitiv diferit, chiar și în același spațiu, asigurând astfel o conexiune sigură și eficientă.
Consumul energetic, redus semnificativ în comparație cu Wi-Fi-ul
Un aspect esențial al acestei tehnologii este consumul de energie. În comparație cu cele mai performante rețele Wi-Fi, sistemul bazat pe lumină consumă aproximativ jumătate din energie. Acest beneficiu devine tot mai relevant pe măsură ce numărul de dispozitive conectate crește, iar eficiența energetică devine o prioritate în dezvoltarea tehnologiei wireless.
Deși aceste rezultate sunt promițătoare, cercetătorii subliniază că tehnologia nu are scopul de a înlocui rețelele Wi-Fi sau cele celulare. Din contră, se vizează utilizarea complementară pentru a prelua traficul intens din interior, degrevând astfel sistemele radio de suprasolicitare și reducând congestia.
Perspective de integrare viitoare în mediile interioare
Deși proiectul se află încă în stadiu de testare, cercetătorii afirmă că sistemul ar putea fi integrat în elemente precum tavanele, corpurile de iluminat sau punctele de acces. În acest mod, conexiunile rapide și fiabile ar putea deveni parte din infrastructura zilnică, pentru a răspunde cerințelor tot mai mari ale utilizatorilor în interior.
Pe data de 15 aprilie 2023, o echipă de cercetare din cadrul Universității din Stockholm a anunțat public rezultatele inițiale ale experimentelor, deschizând calea pentru dezvoltarea unor soluții de comunicare optică fără fir pentru mediul interactiv și tehnologia 5G și 6G.
