Британские учёные установили новый рекорд скорости беспроводной передачи данных

Учёные из Лондонского университета (UCL) установили новый мировой рекорд в области беспроводной передачи данных, обещающий более быструю и надежную беспроводную связь. Команда успешно передала данные по воздуху со скоростью 938 гигабит в секунду в рекордном диапазоне частот 5–150 гигагерц.

Эта скорость в 9380 раз превышает лучшую среднюю скорость загрузки 5G в Великобритании, которая в настоящее время составляет 100 мегабит в секунду. Общая полоса пропускания 145 ГГц более чем в пять раз превышает предыдущий мировой рекорд беспроводной передачи данных.

Обычно беспроводные сети передают информацию с помощью радиоволн в узком диапазоне частот.

Современные методы беспроводной передачи, такие как Wi-Fi и мобильная связь 5G, в основном работают на низких частотах ниже 6 ГГц.

Однако перегрузка этого диапазона частот ограничила скорость беспроводной связи.

Исследователи из UCL Electronic & Electrical Engineering преодолели это узкое место, передавая информацию через гораздо более широкий диапазон радиочастот, впервые объединив радио- и оптические технологии. Результаты описаны в новом исследовании, опубликованном в The Journal of Lightwave Technology.

Ожидается, что более эффективное использование беспроводного спектра поможет удовлетворить растущий спрос на емкость и скорость беспроводной передачи данных в течение следующих трех-пяти лет. 

Доктор Чжисинь Лю, старший автор исследования из UCL Electronic & Electrical Engineering, сказал: «Современные системы беспроводной связи с трудом справляются с растущим спросом на высокоскоростной доступ к данным, поскольку пропускная способность на последних нескольких метрах между пользователем и оптоволоконной сетью сдерживает нас.

«Наше решение заключается в использовании большего количества доступных частот для увеличения пропускной способности, при этом сохраняя высокое качество сигнала и обеспечивая гибкость в доступе к различным частотным ресурсам. Это приводит к сверхбыстрым и надежным беспроводным сетям, преодолевая узкое место в скорости между пользовательскими терминалами и Интернетом.

«Наш новый подход впервые объединяет две существующие беспроводные технологии, высокоскоростную электронику и фотонику миллиметровых волн, для преодоления этих барьеров. Эта новая система позволяет передавать большие объемы данных на беспрецедентных скоростях, что будет иметь решающее значение для будущего беспроводной связи».

Для устранения текущих ограничений беспроводных технологий исследователи из UCL разработали новый подход, сочетающий в себе передовую электронику, которая хорошо работает в диапазоне 5–50 ГГц, и технологию, называемую фотоникой, которая использует свет для генерации радиоинформации и хорошо работает в диапазоне 50‑150 ГГц.

Команда генерировала высококачественные сигналы, объединяя электронные цифро-аналоговые генераторы сигналов с генераторами световых радиосигналов, что позволило передавать данные в широком диапазоне частот от 5 до 150 ГГц.

Влияние на беспроводные технологии

Современные сети связи опираются на несколько технологий для своего функционирования. Оптоволоконные системы связи передают данные на большие расстояния, между континентами и из центров обработки данных в дома людей. Беспроводные технологии часто появляются на последнем этапе, когда данные передаются на короткое расстояние, например, от домашнего интернет-маршрутизатора к подключенным к нему устройствам по Wi-Fi.

Хотя оптоволокно, составляющее основу современных сетей связи, за последние годы добилось значительных успехов в плане пропускной способности и скорости, эти достижения ограничены без аналогичных достижений в области беспроводных технологий, которые передают информацию на последние несколько метров в домах, на рабочих местах и ​​в общественных местах по всему миру.

Новая технология, разработанная в UCL, может произвести революцию в различных секторах, и не в последнюю очередь в области беспроводного подключения, которым люди пользуются дома и в других общественных местах.

Пользователи мобильных телефонов могут рассчитывать на более высокую скорость мобильного интернета и более стабильное соединение с сетями 5G и более поздними сетями 6G, работающими на этом типе системы. Это позволит большему количеству людей использовать сеть в густонаселенных городских условиях или на крупных мероприятиях, таких как концерты, не испытывая замедления, или предоставить тому же количеству пользователей гораздо более высокую скорость.

Например, двухчасовой фильм 4k Ultra HD (около 14 ГБ данных) будет загружаться через 5G на скорости 100 Мбит/с за 19 минут. Используя новую технологию, его можно будет загрузить всего за 0,12 секунды.

Профессор Иззат Дарвазех, автор исследования и директор Института коммуникаций и связанных систем (ICCS) UCL из UCL Electronic & Electrical Engineering, сказал: «Прелесть беспроводной технологии заключается в ее гибкости с точки зрения пространства и местоположения. Ее можно использовать в сценариях, где оптическая кабельная связь будет сложной, например, на заводе, где размещено сложное оборудование».

«Эта работа выводит беспроводные технологии на новый уровень благодаря возросшей пропускной способности и скорости, достигнутым с помощью радиочастотных и оптических систем связи в инфраструктуре цифровой связи следующего поколения».

Хотя пока технология была продемонстрирована только в лабораторных условиях, ведутся работы по созданию прототипа системы, который можно будет использовать для коммерческих испытаний. Если все пройдет успешно, технология будет готова к внедрению в коммерческое оборудование в течение трех-пяти лет.

Профессор Полина Байвел, автор исследования, содиректор ICCS и руководитель группы оптических сетей UCL, сказала: «Мы благодарны UKRI и EPSRC за поддержку этой работы, которая позволила нам создать ведущие в мире испытательные и экспериментальные возможности в этих областях. Они имеют важное значение для будущего национальной коммуникационной инфраструктуры Великобритании, которая является критически важным ресурсом».

Данная работа поддержана Советом по исследованиям в области инженерии и физических наук (EPSRC).

Источник