Tehnologia wireless de mare viteză face pași repezi spre a depăși limitele tradiționale ale comunicațiilor, dar nu fără provocări majore. Recent, un proiect inovator al cercetătorilor de la University of California, Irvine, a demonstrat că este posibil să atingă transferuri de date de 120 Gbps, aproape de viteza unei legături pe fibră optică, utilizând frecvențe de circa 140 GHz. Această realizare aduce în prim-plan o nouă etapă în dezvoltarea comunicațiilor wireless, dar și în lupta pentru reducerea consumului energetic și pentru simplificarea arhitecturilor hardware.

Inovație în frecvențe mari, fără DAC și ADC

Majoritatea tehnologiilor de comunicație de înaltă viteză se bazează pe convertoare digitale-analogice (DAC) și conversoare analogice-digitale (ADC), componente care devin tot mai dificile și consumatoare de energie pe măsură ce vitezele cresc. În cazul proiectului UC Irvine, cercetătorii au adoptat o abordare radical diferită: emițătorul „bits-to-antenna” construiește semnalul direct în domeniul radiofrecvenței, folosind trei sub-transmițătoare sincronizate. Astfel, nu mai trebuie să convertesti digital semnalul rapid în analogic, reducând semnificativ consumul de energie și complexitatea hardware. În demo-ul prezentat, acest sistem consume doar 230 mW, ceea ce în condițiile actuale îl face mai aproape de aplicațiile portabile sau de infrastructură.

Această strategie nu doar că reduce efortul energetic, ci și simplifică arhitectura: eliminând un convertor digital-analogic, se simplifică întregul lanț de transmisie și se elimină un punct vulnerabil, greu de gestionat la frecvențe extreme. În plus, folosirea unei tehnologii pe 22 nm, mai puțin costisitoare și mai ușor de fabricat comparativ cu procesoarele de ultimă generație, face posibilă o eventuală scalabilitate comercială rapidă.

Recepția avansată în „analog”

Dacă partea de transmitere face un salt tehnologic, recepția devine chiar mai provocatoare. În mod tradițional, digitizarea unui flux de 120 Gbps necesită ADC-uri enorme, care consumă enorm de energie și sunt practic imposibil de integrat în dispozitive portabile. Cercetătorii de la Irvine au rezolvat și această problemă printr-un sistem de recepție „antenna-to-bits” bazat pe procesare analogică ierarhică. Semnalul este „desfăcut” în etape, în loc să fie digitizat integral la viteze extrem de mari, ceea ce reduce drastic consumul energetic și dificultățile tehnice.

Această abordare nu doar că face recepția mai eficientă, ci și mai fezabilă pe baza tehnologiei existente pe 22 nm, considerată acum o opțiune accesibilă, evitând dependența de noduri de procesare extrem de avansate și costisitoare. În această formă, sistemul consumă aparențial doar câteva sute de miliwați, fiind suficient pentru aplicații compacte sau dispozitive ce necesită viteze mari.

Aplicații concrete și limitări tehnologice

Deși aceste realizări sunt o veste bună pentru viitorul comunicațiilor în bandă de peste 100 GHz, aplicabilitatea lor reală rămâne limitată în prezent. Cel mai probabil, în următorii ani vom asista la crearea unor rețele speciale, pentru comunicații pe distanțe mici sau în medii controlate, precum centre de date, spații industriale sau campusuri universitare. Aceste zone ar putea beneficia de legături wireless extrem de rapide, care să înlocuiască cablurile greu de gestionat, reducând costurile și spațiul ocupat.

Unul dintre cele mai mari obstacole rămâne propagarea semnalului: frecvențele înalte, precum 140 GHz, suferă de o rază scurtă de acțiune și sunt vulnerabile la obstacole, precum pereți sau ploaie. Spre deosebire de rețelele 5G mmWave, care se limitează deja la small cell-uri, tehnologia promisă de aceste cercetări ar necesita o rețea densă de puncte de acces, în special pentru acoperire în orașe sau zone extinse.

În plus, reglementările și infrastructura de suport trebuie să fie dezvoltate dincolo de laboratoare, pentru a permite utilizarea comercială pe scară largă. În acest moment, demonstratiile arată potențialul, dar implementarea la nivel de oraș sau pe întreg continentul ar putea dura ani de zile. Totuși, aceste progrese indică un drum clar spre dezvoltarile tehnologice care ar putea transforma radical modul în care ne conectăm în viitorul apropiat.