Лазерные чипы обещают более быструю и экологичную беспроводную связь внутри помещений на гигабитных скоростях.
Беспроводные сети внутри помещений достигают своих пределов, поскольку все больше устройств занимают один и тот же частотный спектр. Потоковая передача данных , видеозвонки и устройства «умного дома» создают дополнительную нагрузку на сети, а энергопотребление растет. Новый класс лазерных чипов предлагает иной путь, передавая данные в световой формат.
Исследователи создали оптический канал связи на уровне чипа, обеспечивающий сверхбыстрое соединение внутри помещений с меньшим энергопотреблением. Вместо широковещательной передачи сигналов, он отправляет данные через управляемые инфракрасные лучи, увеличивая полезную пропускную способность и избегая помех в местах с высокой плотностью пользователей.
В основе системы лежит чип с 25 микроскопическими лазерами, каждый из которых передает свой собственный поток излучения. Работая параллельно, они значительно увеличивают пропускную способность по сравнению с одним источником. В ходе тестирования система достигла скорости более 360 гигабит в секунду на коротком участке внутренней линии связи.
Преимущества заключаются не только в скорости. Энергопотребление значительно снижается, что обеспечивает более эффективное решение растущего спроса.
Лазерная решетка подтверждает скорость
Производительность обеспечивается массивом из 5 на 5 вертикально-излучающих лазеров с резонаторами, каждый из которых выступает в качестве собственного высокоскоростного канала.
В ходе испытаний на расстоянии более двух метров отдельные лазеры обеспечивали скорость передачи данных от 13 до 19 гигабит в секунду. При наличии 21 активного канала общая пропускная способность достигла 362,7 гигабит в секунду, что является одним из самых высоких показателей оптической передачи данных на чипе на сегодняшний день.
Ограничение было связано с аппаратной частью приемника, а не передатчика, что позволяет предположить, что более высокие скорости возможны при использовании более качественных компонентов.
Специальная оптическая схема также формирует каждый луч в виде заданного квадрата, ограничивая перекрытие, так что несколько каналов связи могут работать параллельно без помех.
Почему свет меняет уравнение
Радиосети испытывают трудности в условиях высокой плотности сигнала, где возникают помехи и ограничивается пропускная способность. Технология Light позволяет обойти эти ограничения, предлагая большую полосу пропускания и точное управление направлением сигналов.
Вместо того чтобы покрывать всю комнату, система создает сетку направленных лучей с минимальным рассеиванием. Измерения показывают равномерное покрытие целевой области, что помогает поддерживать стабильную работу для нескольких устройств.
Данная система потребляет около 1,4 наноджоуля на бит, что примерно вдвое меньше, чем у сопоставимых систем Wi-Fi. Компромисс заключается в дальности действия, поскольку текущая система работает на коротких расстояниях и зависит от прямой видимости.
Что будет дальше?
Этот подход призван дополнить существующие сети за счет разгрузки интенсивного трафика в помещениях с высокой нагрузкой.
Аппаратное обеспечение размещается на субмиллиметровом чипе, изготовленном с использованием стандартных технологических процессов, что делает возможной интеграцию в светильники или точки доступа, хотя сроки начала коммерческого производства не указаны.
По мере роста спроса сочетание радио- и световых каналов связи может стать стандартом, при этом лазерные системы будут обрабатывать наиболее интенсивный трафик.