El futuro de la transferencia de datos móviles podría estar en la “curva” haces de luz en el aire para ofrecer redes inalámbricas 6G con velocidades ultrarrápidas, evitando la necesidad de una línea de visión entre el transmisor y los receptores.
En un nuevo estudio publicado el 30 de marzo en la revista Ingeniería de comunicaciones de la naturalezalos investigadores explicaron cómo desarrollaron un transmisor que puede ajustar dinámicamente las ondas necesarias para admitir futuras señales 6G.
El estándar de comunicaciones móviles más avanzado es el 5G. Se espera que sea miles de veces más rápido, 6G comenzará a implementarse en 2030, según el organismo comercial GSMA. A diferencia del 5G, que opera principalmente en bandas inferiores a 6 gigahercios (GHz) en el espectro electromagnético, se espera que 6G funcione en subterahercios (THz) entre 100 GHz y 300 GHz, y en bandas de THz, justo por debajo del infrarrojo. Cuanto más cerca esté esta radiación de luz visible, más probabilidades hay de que las señales sean bloqueadas por objetos físicos. Un desafío importante con el 5G de alta frecuencia y el futuro 6G es que las señales necesitan una línea de visión directa entre un transmisor y un receptor.
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Pero en los experimentos, los científicos demostraron que es posible “curvar” eficazmente las señales de alta frecuencia alrededor de obstáculos como, por ejemplo, edificios.
“Este es el primer enlace de datos curvo del mundo, un hito crítico en la realización de la visión 6G de alta velocidad de datos y alta confiabilidad”, dijo Eduardo Caballerocoautor del estudio y profesor de ingeniería eléctrica e informática en la Universidad Rice, en un declaración.
El fotoneso partículas ligeras, que componen la radiación THz en esta región del espectro electromagnético generalmente viajan en línea recta a menos que espacio y tiempo están deformados por fuerzas gravitacionales masivas, del tipo que agujeros negros ejercer. Pero los investigadores descubrieron que los rayos de luz autoacelerados (demostrado por primera vez en investigación de 2007 — forman configuraciones especiales de ondas electromagnéticas que pueden doblarse o curvarse hacia un lado a medida que se mueven por el espacio.
Al diseñar transmisores con patrones que manipulan la fuerza, intensidad y sincronización de las señales que transportan datos, los investigadores crearon ondas que trabajaron juntas para crear una señal que permaneció intacta incluso si su ruta hacia un receptor estaba parcialmente bloqueada. Descubrieron que se puede formar un haz de luz que se ajusta a cualquier objeto en su camino mezclando datos según un patrón desbloqueado. Entonces, mientras los fotones todavía viajan en línea recta, la señal de THz efectivamente se curva alrededor de un objeto.
Inclinándose hacia un futuro 6G
Si bien desviar la luz sin el poder de un agujero negro no es una investigación nueva, lo significativo de este estudio es que podría hacer que las redes 6G sean una realidad práctica.
La onda milimétrica 5G (mmWave) ofrece actualmente el ancho de banda de red más rápido al ocupar las frecuencias de radio 5G más altas entre 24 GHz y 100 GHz del espectro electromagnético para ofrecer velocidades de descarga máximas teóricas de 10 a 50 gigabits (miles de millones de bits) por segundo. Los rayos THz se encuentran por encima de mmWave en una frecuencia entre 100 GHz y 10 000 GHz (10 THz), que es necesaria para ofrecer velocidades de transferencia de datos de un terabit por segundo, casi 5000 veces más rápido que velocidades promedio de 5G en EE. UU..
“Queremos más datos por segundo” Daniel Mittlemandijo un profesor de la Escuela de Ingeniería de Brown, en un declaración. “Si quieres hacer eso, necesitas más ancho de banda, y ese ancho de banda simplemente no existe usando bandas de frecuencia convencionales”.
Pero debido a las altas frecuencias en las que operan, tanto las señales 5G mmWave como las futuras 6G necesitan una línea de visión directa entre un transmisor y un receptor. Pero al entregar prácticamente una señal a lo largo de una trayectoria curva, las futuras redes 6G no necesitarían que los edificios estén cubiertos de receptores y transmisores.
Sin embargo, un receptor debe estar dentro del rango de campo cercano del transmisor para que funcione la desviación de la señal. Cuando se utilizan rayos THz de alta frecuencia, esto significa una separación de unos 33 pies (10 metros), lo que no es bueno para 6G en toda la ciudad, pero podría ser práctico para redes Wi-Fi de próxima generación.
“Una de las preguntas clave que todo el mundo nos hace es cuánto se puede curvar y a qué distancia”, dijo Mittleman. “Hemos hecho estimaciones aproximadas de estas cosas, pero aún no las hemos cuantificado realmente, así que esperamos trazarlas”.
Si bien la curvatura de las señales de THz es muy prometedora para futuras redes 6G, el uso del espectro de THz aún está en su infancia. Con este estudio, los científicos dijeron que hemos dado un paso más hacia la realización de redes inalámbricas celulares con velocidades incomparables.