Un nuevo estudio extravagante realizado por investigadores de la Universidad de Brown muestra que los enlaces de datos de frecuencia de terahercios pueden rebotar alrededor de una habitación sin dejar caer demasiados datos. Los resultados son buenas noticias para la viabilidad de futuras redes de datos inalámbricas de terahercios, que tienen el potencialpara transportar muchas veces más datos que las redes actuales.
Las redes celulares y los sistemas Wi-Fi de hoy en día dependen de la radiación de microondas para transportar datos, pero la demanda de más y más ancho de banda se está convirtiendo rápidamente en más de lo que las microondas pueden manejar. Eso tiene a los investigadores pensando en transmitir datos en ondas de terahercios de mayor frecuencia, quetienen hasta 100 veces la capacidad de almacenamiento de datos de las microondas. Pero la tecnología de comunicación terahercios está en pañales. Hay mucha investigación básica por hacer y muchos desafíos por superar.
Por ejemplo, se supone que los enlaces de terahercios requerirían una línea de visión directa entre el transmisor y el receptor. A diferencia de las microondas, las ondas de terahercios están completamente bloqueadas por la mayoría de los objetos sólidos. Y se supone que no es posible hacer rebotar un haz de teraherciosalrededor, digamos, de una pared o dos, para encontrar un camino despejado alrededor de un objeto.
"Creo que es justo decir que la mayoría de las personas en el campo de terahercios le diría que habría demasiada pérdida de potencia en esos rebotes, por lo que los enlaces sin línea de visión no serán factibles en terahercios,"dijo Daniel Mittleman, profesor de la Facultad de Ingeniería de la Universidad de Brown y autor principal de la nueva investigación publicada en APL Photonics . "Pero nuestro trabajo indica que la pérdida es realmente bastante tolerable en algunos casos, bastante menos de lo que mucha gente hubiera pensado".
Para el estudio, Mittleman y sus colegas hicieron rebotar ondas de terahercios en cuatro frecuencias diferentes de una variedad de objetos: espejos, puertas de metal, paredes de bloques de hormigón y otros, y midieron la tasa de error de bits de los datos en la ondadespués de los rebotes, demostraron que se podían lograr tasas de error de bits aceptables con aumentos moderados en la potencia de la señal.
"La preocupación había sido que para hacer esos rebotes y no perder sus datos, necesitaría más potencia de la que era posible generar", dijo Mittleman. "Mostramos que no necesita tanta potencia como ustedpodría pensar porque la pérdida en el rebote no es tanto como se podría pensar "
En un experimento, los investigadores hicieron rebotar un haz en dos paredes, lo que permitió un enlace exitoso cuando el transmisor y el receptor estaban a la vuelta de la esquina, sin ninguna línea de visión directa. Es un hallazgo prometedor para apoyar la idea deredes de área local de terahercios.
"Se puede imaginar una red inalámbrica", explicó Mittleman, "donde la computadora de alguien está conectada a un enrutador de terahercios y hay una línea de visión directa entre los dos, pero luego alguien entra y bloquea el rayo. Si puedeSi no encuentra una ruta alternativa, ese enlace se cerrará. Lo que mostramos es que aún puede mantener el enlace buscando una nueva ruta que podría implicar rebotar en un muro en algún lugar. Hoy en día existen tecnologías que puedenese tipo de búsqueda de camino para frecuencias más bajas y no hay razón para que no se puedan desarrollar para terahercios "
Los investigadores también realizaron varios experimentos al aire libre en enlaces inalámbricos de terahercios. Una licencia experimental emitida por la FCC convierte a Brown en el único lugar del país donde la investigación al aire libre se puede hacer legalmente en estas frecuencias. El trabajo es importante porque los científicos apenas comienzanentienda los detalles de cómo se comportan los enlaces de datos de terahercios en los elementos, dice Mittleman.
Su estudio se centró en lo que se conoce como reflexión especular. Cuando una señal se transmite a largas distancias, las ondas se despliegan formando un cono cada vez más amplio. Como resultado de ese despliegue, una parte de las ondas rebotará en el sueloantes de llegar al receptor. Esa radiación reflejada puede interferir con la señal principal a menos que un decodificador la compense. Es un fenómeno bien entendido en la transmisión de microondas. Mittleman y sus colegas querían caracterizarlo en el rango de terahercios.
Mostraron que este tipo de interferencia de hecho ocurre en las ondas de terahercios, pero ocurre en menor grado sobre la hierba en comparación con el concreto. Eso es probable porque la hierba tiene mucha agua, que tiende a absorber las ondas de terahercios. Entonces, sobre la hierba, el haz reflejadose absorbe en mayor medida que el concreto, dejando que menos interfiera con la viga principal. Eso significa que los enlaces de terahercios sobre el césped pueden ser más largos que aquellos sobre el concreto porque hay menos interferencia con la que lidiar, dice Mittleman.
Pero también hay una ventaja para ese tipo de interferencia con el suelo.
"La reflexión especular representa otro camino posible para su señal", dijo Mittleman. "Puede imaginar que si su camino de línea de sitio está bloqueado, podría pensar en rebotarlo en el suelo para llegar allí".
Mittleman dice que este tipo de estudios básicos sobre la naturaleza de la transmisión de datos de terahercios son críticos para comprender cómo diseñar la arquitectura de red para futuros sistemas de datos de terahercios.
Los coautores de Mittleman fueron Jianjun Ma, Rabi Shrestha y Lothar Moeller. La investigación fue apoyada por la National Science Foundation y la WM Keck Foundation.
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Materiales proporcionado por Universidad de Brown . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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