光通信有望“终结”Wi-Fi时代
据阿根廷布宜诺斯艾利斯经济新闻网3月31日报道,英国一个研究团队开发出一种芯片级光无线通信系统,其数据传输速度高达每秒362.7吉比特,远超传统Wi-Fi的数据传输能力,同时能耗更低。
这项创新采用光信号,而非无线电波。这一关键区别有望彻底改变室内连接方式,缓解现有网络的饱和问题。该研究成果已发表在《先进光子学通讯》上。
随着视频通话、流媒体和联网设备的普及,用户对无线服务的需求日益增加,这给基于射频的基础设施带来了严峻考验。
传统Wi-Fi在封闭、高密度用户环境中面临带宽受限、信号干扰和高能耗等问题。
新系统通过光来传输数据,有效解决了这些问题,实现了更大的带宽并显著降低了干扰。
光无线通信不会与现有的无线电系统产生竞争或发生干扰,并且可以将信号精确地定向到特定区域。这一特征在办公室、家庭和其他数据流量和用户密度高的公共场所尤为实用。
该系统的核心是一个紧凑型芯片,配备有微型垂直共振腔面射型雷射(VCSEL)阵列,这项技术已在数据中心得到成熟应用。该研究采用了一个5×5的激光器阵列,每个激光器都能独立发射信号,从而实现多路数据并行传输。
该系统采用的调制技术将数据分成多个频率通道,从而优化带宽利用率,并能够灵活适应不同的信号条件。
能源利用率是其另一项优势。该系统每比特能耗约为1.4纳焦耳,仅为同类Wi-Fi技术的一半,为大幅降低无线网络整体能耗铺平了道路。
同时管理多束光束面临着诸多技术挑战,尤其是在防止信号间干扰方面。研究团队通过设计一套光学系统解决了这一难题,该系统利用一组微透镜和基于网格的光分配机制,将每束光束整形并定向到特定区域。
测试结果表明,整个目标区域的照明均匀度超过90%,并且能够将光束分配给同一空间内的不同用户。
该系统还在多用户场景下进行了测试:在其中一个场景中,四个并发链路保持了稳定的连接,并实现了每秒约22吉比特的总数据速率。
研究人员强调,使用速度更快的接收器可以进一步提升性能。
该方案并非旨在取代现有的无线网络,而是对其进行补充。若将该技术应用于办公室、家庭或公共场所,那么Wi-Fi的负载压力将缓解,且提供的连接速度更快、效率更高。
这项技术标志着无线通信正迈向一个以光为日常连接核心的新时代。 (编译/王萌)