Оптоволокно больше не нужно: беспроводная связь вышла на скорость, которую считали невозможной

Беспроводная связь со скоростью, сопоставимой с оптоволокном, ещё недавно считалась далёкой перспективой. Однако инженеры уже показали, что передача данных по воздуху может выйти на принципиально новый уровень. Разработка меняет представление о границах радиосвязи и будущих сетях. Об этом сообщает Калифорнийский университет в Ирвайне.

Скорость, выходящая за рамки 5G

В основе технологии лежит использование частот до 140 гигагерц — значительно выше диапазонов, в которых работают современные беспроводные системы. Такие частоты позволяют передавать огромные объёмы данных с минимальной задержкой. В лабораторных испытаниях система достигла скорости до 120 Гбит/с, что эквивалентно мгновенной передаче нескольких фильмов в высоком разрешении.

Подобные показатели делают разработку серьёзным кандидатом на роль базы для сетей следующего поколения — 6G и FutureG. Эти стандарты рассматриваются как логичное продолжение 5G, но с акцентом не только на скорость, а и на эффективность и устойчивость работы.

Беспроводной оптоволоконный патч-корд

Проект создан исследователями Инженерной школы Самуэли Калифорнийского университета в Ирвайне и описан в двух статьях IEEE Journal of Solid-State Circuits. В одной из них представлен передатчик, который напрямую превращает цифровые данные в радиоволны, в другой — приёмник, выполняющий обратное преобразование.

Руководитель проекта Паям Хейдари называет разработку "беспроводным оптоволоконным патч-кордом". Идея состоит в том, чтобы сохранить скорость оптоволокна, полностью отказавшись от физических кабелей. Подобный подход дополняет общий тренд в микроэлектронике, где инженеры ищут новые способы ускорить передачу сигналов и обойти физические ограничения кремния, как это уже происходит в экспериментах с микрочипами и беспроводной электроникой.

"Мы стремились обеспечить скорость оптоволокна без необходимости прокладывать сами кабели", — отмечает руководитель проекта Паям Хейдари.

Отказ от цифровых узких мест

Традиционные беспроводные чипы опираются на цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи, которые при росте скоростей становятся главным источником энергопотерь и перегрева. Команда из Ирвайна переработала архитектуру чипа, сместив основную обработку сигналов в аналоговую область.

Передатчик формирует радиосигнал напрямую на высокой частоте с помощью синхронизированных субпередатчиков, полностью исключая цифро-аналоговый преобразователь. Это повышает эффективность и снижает тепловую нагрузку, что особенно важно для компактных и мобильных устройств.

Энергоэффективный приём и практическое применение

Для приёма сигнала исследователи разработали метод иерархической аналоговой демодуляции, при котором данные разбиваются на этапы ещё до перевода в цифровую форму. Такой подход позволяет сохранить скорость и точность, существенно снижая энергопотребление. Приёмный чип потребляет около 230 милливатт, что делает его пригодным для портативной электроники.

Технология может быть востребована не только в смартфонах и будущих сетях, но и в центрах обработки данных. Замена коротких кабельных соединений между серверными стойками сверхбыстрыми беспроводными каналами способна упростить инфраструктуру и снизить тепловую нагрузку, что особенно актуально на фоне проблем износа компонентов, включая литий-ионные батареи смартфонов.

В условиях растущего спроса на скорость и объёмы передачи данных разработка показывает, что оптоволоконные скорости по воздуху становятся реальной технологической перспективой, а не теоретическим экспериментом.