Kaareva datalinkki esteitä ohittamaan

(23.4.2024) Seuraavan sukupolven langattomat signaalit eivät enää tule erottelemattomasti tukiasemasta, kuten nyt, vaan ne ovat todennäköisesti kohdistettujen suuntasäteiden muodossa. Siten kaikki fyysiset häiriöt ⎯ esimerkiksi esineen tai lähellä kulkevan henkilön aiheuttamat ⎯ voivat kuitenkin estää signaalia ja muodostaa esteen ultranopeiden millimetriaaltoisten ja alle terahertsisten langattomien verkkojen käyttöönotolle.

Ricen ja Brownin yliopistojen tutkijat ovat kuitenkin osoittaneet, että dataa kuljettavat kaareutuvat säteet voivat muodostaa yhteyden tukiasemien ja käyttäjien välille, ohittaen tehokkaasti välissä olevia esteitä.

Communications Engineeringissä julkaistussa työssään tutkijat osoittivat alle terahertsisen säteen, joka seuraa kaareutuvaa liikerataa ⎯ saavutuksen, joka voi mullistaa langattoman viestinnän tekemällä alle terahertsin taajuuksilla toimivien langattomien tietoverkkojen tulevaisuudesta toteuttamiskelpoisempia.

"Tämä on maailman ensimmäinen kaareva langaton datayhteys, kriittinen virstanpylväs suuren tiedonsiirtonopeuden ja korkean luotettavuuden 6G-vision toteuttamisessa", sanoi Edward Knightly, sähkö- ja tietokonetekniikan sekä tietojenkäsittelytieteen professori Ricessä.

Hyödyntämällä sähkömagneettisten lähikenttien fysiikkaa tutkijat saavuttivat ensimmäiset terahertsiset datalinkit, jotka hyödyntävät itsekiihtyviä säteitä. Niillä on se arvokas ominaisuus, että ne seuraavat kaarevia lentoratoja, kun ne etenevät lähettimen lähikentässä. Tällaisia säteitä on äskettäin tutkittu optisilla taajuuksilla, ja suurin osa yrityksistä on keskittynyt niiden luomiseen ja karakterisointiin sekä niiden käyttöön sellaisissa sovelluksissa kuin mikroskopia, hiukkasten käsittely ja lasertyöstö.

Itsestään kiihtyviin säteisiin perustuen ja suunnittelemalla lähettimiä, jotka ohjaavat lähetettyjen aaltojen voimakkuutta ja taajuutta koordinoidusti, tutkijat pystyivät varmistamaan, että data siirretään kaareutuvaa parabolista liikerataa pitkin.

"Säteen kaareuttaminen ei ratkaise kaikkia mahdollisia esteongelmia, mutta se ratkaisee osan niistä tavalla, joka on parempi kuin se, mitä muut ovat yrittäneet", kehuu Hichem Guerboukha, joka johti tutkimusta tohtorintutkijana Brownin yliopistossa.

Tutkijat vahvistivat havaintonsa laajoilla simulaatioilla ja kokeilla, jotka liikkuivat esteiden ympärillä ylläpitääkseen viestintäyhteyksiä erittäin luotettavina ja eheinä.

Käyttämällä näitä kaarevia säteitä tutkijat toivovat mahdollistavansa uusia sovelluksia, kuten mobiilin mukaansatempaavan lisätyn todellisuuden. Tällaiset sovellukset vaativat suurta tiedonsiirtonopeutta, joka on säilytettävä käyttäjän liikkuvuudesta ja lähellä olevista esteistä huolimatta.

Aiheesta aiemmin:

Fotonikiteet taivuttavat valoa aivan kuin painovoima