Новая сверхбыстрая беспроводная технология может появиться в наших домах к 2028 году

Беспроводные частоты, которые мы используем для отправки и получения данных, становятся все более перегруженными. Действительно, с постоянно растущим количеством устройств IoT (Интернета вещей) в нашем доме – от интеллектуальных колонок и камер до дверных звонков и освещения – у нас постепенно заканчивается полоса пропускания, которую можно использовать.

Но все может измениться, теперь ученые показали, что совершенно другой диапазон частот – терагерцовый – вскоре может сыграть значительную роль в будущем беспроводных технологий.

Читать дальше: Что такое 5G и когда он появится в Великобритании?

Частота терагерцового диапазона примерно в 100 раз выше, чем у микроволн, используемых устройствами Bluetooth и Wi-Fi. Таким образом, они имеют более короткие длины волн и более высокую пропускную способность для передачи данных. Однако их более короткая длина волны также означает, что они не могут проходить сквозь объекты, как обычные несущие волны беспроводной связи. По этой причине всегда считалось, что они будут лишними в бытовых приложениях, где редко бывает прямая видимость между маршрутизатором и подключенными к нему беспроводными устройствами.

Однако исследователи из Университета Брауна, чей работа опубликована в АПЛ Фотоникаиз AIP Publishing, продемонстрировали возможность использования несущих терагерцовых волн для передачи данных в различных средах, включая приложения «вне прямой видимости».

Дэниел Миттлман, возглавлявший исследование, и его группа исследователей размещали приемник вокруг различных внутренних и внешних объектов, и когда терагерцовый сигнал направлялся прямо на приемник, его было легко обнаружить. Там, где прямая видимость была невозможна, сигнал также мог отражаться от объектов, чтобы обеспечить обнаружение. Действительно, в одном конкретном эксперименте сигнал отразился от двух разных участков стены (см. Диаграмму), прежде чем в конечном итоге был обнаружен приемником.

Слева: Схема беспроводной терагерцовой линии связи, в которой используются два отражения от стен, так что от передатчика к приемнику не существует прямой видимости. Справа: фотография передатчика, использованного в экспериментах, крупным планом. Кредит: Дэн Миттельман

«Мы не первая группа, изучающая возможность создания ТГц беспроводной связи как внутри, так и снаружи помещений, но комплексных исследований было проведено немного», — объяснил Миттлман. Многие исследователи в этой области полагают, что связи, основанные на непрямых путях или путях, не связанных с прямой видимостью, невозможны. «Наша работа показывает, что это не обязательно так», — сказал он.

Несмотря на открытие Миттельмана, я задавался вопросом, как эти типы несущих волн могут быть практически реализованы в домашней среде, учитывая, что они так легко блокируются физическими объектами, такими как стены, двери, люди и даже домашние животные.

«Я не думаю, что кто-то представляет себе, что он будет использоваться так, как мы сейчас используем сети 4G, которые работают на гораздо более низких частотах (где возможно проникновение через стены), — сказал Миттельман Альфру. «На высоких частотах выше 100 ГГц стены непрозрачны, поэтому вы никогда не планируете распространять сигналы через стены.

«Представьте, что сигнал телевизионного вещания высокой четкости может быть доставлен в ваш дом по оптоволоконному кабелю, а затем связан с оптоволоконным терминалом с ближайшим телевизором с помощью беспроводного терагерцового сигнала». Дэниел Миттельман

«Вместо этого следует представить, что терагерцовые сигналы будут распространяться в помещении локальной сети, где нет стен, блокирующих сигналы. Вы можете связать эту локальную сеть с внешним миром через оптическое волокно или через беспроводные сигналы 4G или 5G… Конечно, вся эта идея разваливается, если каналы локальной сети настолько хрупкие, что их можно блокировать каждый раз, когда кто-то проходит мимо. Поэтому возможность использования линий связи вне прямой видимости в комнате весьма важна».

Таким образом, открытие того, что терагерцовый диапазон может отражаться, может стать разницей между работой и неработоспособностью технологии в домашних условиях, поскольку оно позволит вам использовать стены и даже потолок для отражения сигналов и минимизировать риск их прерывания. .

Программы для Windows, мобильные приложения, игры - ВСЁ БЕСПЛАТНО, в нашем закрытом телеграмм канале - Подписывайтесь:)

«В качестве наглядного примера вы можете представить, что сигнал телевизионного вещания высокой четкости может быть доставлен в ваш дом по оптоволоконному кабелю, а затем связан с оптоволоконным терминалом с ближайшим телевизором с помощью беспроводного терагерцового сигнала», — продолжил Миттельман.

Безопасны ли терагерцовые волны?

Из-за своей более высокой частоты терагерцовые волны несут больше энергии фотонов, чем микроволны, что привело к вопросам их безопасности. Однако Миттельман считает, что при мощности, используемой в беспроводных устройствах, они совершенно безопасны.

«Нет больше оснований полагать, что существуют какие-либо проблемы с безопасностью терагерцового излучения, чем микроволнового излучения вашего мобильного телефона», — говорит он мне. «На самом деле, можно утверждать, что терагерцовый диапазон должен быть безопаснее, чем микроволны при сравнимых уровнях воздействия, потому что глубина проникновения в живую ткань меньше на более высоких частотах».

«Насколько известно, взаимодействие терагерцовых сигналов с водными средами (т. е. живыми тканями) ничем не отличается от взаимодействия микроволн с той же средой — достаточная мощность вызывает нагрев, а слишком сильный нагрев может быть вредным. Если вы прямо сейчас основываете свои выводы на лучших доступных данных, то это все, о чем вам стоит беспокоиться».

Когда мы сможем увидеть внедрение этой новой технологии?

Честно говоря, я все еще немного скептически отношусь к перспективе увидеть эту новую беспроводную технологию в наших домах в ближайшее время, но Миттельман настроен более оптимистично.

«Мы находимся на пороге внедрения нового поколения беспроводных технологий в западном полушарии (5G появится в ближайшие год или два)», — говорит он мне. История беспроводных технологий научила нас, что пропускная способность нового поколения беспроводной связи сохраняется около восьми лет, прежде чем она станет насыщенной и потребует замены или дополнения. Таковы были сроки для 3G и 4G, и, вероятно, то же самое произойдет и с 5G».

«Думаю, какое-то время мы будем вполне довольны совершенно новыми технологиями 5G, но затем спрос будет расти и расти, и мы начнем чувствовать потребность в чем-то, что можно было бы назвать 6G, примерно через десять лет. сейчас. Я считаю, что нам необходимо провести необходимые фундаментальные исследования уже сейчас, чтобы сделать такое будущее возможным, когда оно нам понадобится. Во всяком случае, я надеюсь, что именно это и произойдет».