Tehnologia wireless de 120 Gbps, aproape de realitate, într-o epocă dominată de provocări energetice și de scalabilitate
Industria comunicațiilor digitale se află într-un punct de răscruce: pentru a face față cererii tot mai mari de viteză, nu mai este suficientă simpla creștere a procesorului sau a latimii de bandă. Sistemele tradiționale, care implică conversii digitale-analogice (DAC) și conversii analogice-digitale (ADC), se dovedesc ineficiente la frecvențe extrem de ridicate. Rezultatul este o „gaură” tot mai adâncă în consumul energetic și o complexitate tehnologică în creștere, ce pune presiune atât pe autonomia dispozitivelor mobile, cât și pe costurile infrastructurii.
Un pas înainte: transmițători și receptori fără DAC și ADC
Recent, un grup de cercetători de la Universitatea din California, Irvine, a făcut un salt major în domeniu prin dezvoltarea unui prototip de sistem transceiver care operează în jurul frecvenței de 140 GHz. Acesta a demonstrat transferuri de date la viteze de 120 Gbps, aproape de limita teoretică a tehnologiei, ceea ce înseamnă că, pe hârtie, s-ar putea ajunge la viteze comparabile cu cele ale legăturilor de fibră folosite în centrele de date.
Ce face inovator acest prototip? Echipa a reușit să ocolească „blocajul” generat de DAC, componenta cheie în arhitecturile clasice de comunicații. În loc să convertească semnalele digitale în cele analogice pentru a fi emise, emițătorul „bits-to-antenna” creează direcționat semnalul direct în domeniul radiofrecvenței, folosind trei sub-transmițătoare sincronizate. „Consumul raportat ajunge la aproximativ 230 mW, tocmai pentru că ‘munca grea’ a fost mutată în zona analogică, mai ușor de gestionat energetic,” explică reprezentanții proiectului.
Eliminarea DAC-ului din lanțul de transmisiune nu doar că reduce consumul de energie, dar simplifică și arhitectura. Cu mai puține componente complexe, riscul de supraîncălzire și de dificultăți de layout pe cip scad, oferind o cale mai clară pentru implementări comerciale în echipamente specializate. Pe scurt, o tehnologie ce promite nu doar viteze amețitoare, ci și o mai bună eficiență energetică, un aspect deosebit de critic în era dispozitivelor mobile și a datacenterelor.
Receptori „analog-to-bits”: reducerea consumului la recepție
De partea cealaltă a spectrului, sistemul de recepție întâmpină propriile provocări. În condiții tradiționale, pentru a capta și converti un flux de 120 Gbps în date digitale, ar fi nevoie de ADC-uri masive și extrem de consumatoare de energie. Cercetătorii au abordat această problemă printr-o metodă denumită „demodulare analogică ierarhică”. Semnalul este prelucrat în domeniul analogic, desfășurat în mai multe etape, înainte ca digitalizarea sa să fie realizată în final.
Rezultatul este o reducere semnificativă a consumului energetic, receptorul prototip având un consum de ordinul sutelor de miliwați. Aceasta înseamnă că, în timp ce partea de transmisie devine tot mai eficientă și mai simplificată, și partea de recepție nu trebuie să depindă de digitalizarea extrem de costisitoare și consumatoare de energie, menținând astfel sistemul într-un echilibru energetic mai favorabil.
Aplicații și obstacole în drumul spre mainstream
Pentru moment, însă, tehnologia este încă în faza de prototip și există obstacole semnificative pentru utilizarea la scară largă. Frecvențele înalte, de peste 100 GHz, sunt cunoscute pentru propagarea dificilă. Raza de acțiune este limitată, iar obstacole precum pereți sau ploaia pot răpi eficiența conexiunii, ceea ce face ca astfel de sisteme să fie viabile mai degrabă pentru rețele tratate ca „insule de viteză” – între două puncte fixe, precum centre de date, campusuri sau zone industriale, decât pentru acoperirea unui întreg oraș.
Totuși, cercetarea UC Irvine oferă o perspectivă clară: există un drum tehnic pentru a atinge viteze comparabile cu cele ale fibrei, fără să sacrifici energia și eficiența. Implementarea acestor tehnologii va necesita însă reglementări clare, standardizare și dezvoltarea unui ecosistem de cipuri și infrastructură compatibile.
În final, această descoperire nu înseamnă că vom avea curând conexiuni wireless de 15 GB/secunde în buzunar. Dar arată că viitorul comunicațiilor de mare viteză, în condiții de eficiență energetică și scalabilitate, nu este doar un vis, ci o posibilitate tehnologică care devine tot mai concretă. Odată cu atingerea unor etape mai avansate de dezvoltare, această tehnologie ar putea începe să reconfigureze fundamental modul în care gestionăm și diseminăm datele în epoca digitală.
