Un nuovo studio fuori dal comune dei ricercatori della Brown University mostra che i collegamenti dati a frequenza terahertz possono rimbalzare in una stanza senza perdere troppi dati. I risultati sono buone notizie per la fattibilità delle future reti dati wireless terahertz, che hanno il potenziale per trasportare molte volte più dati rispetto alle reti attuali.

Le reti cellulari e i sistemi Wi-Fi odierni si affidano alle radiazioni a microonde per trasportare dati, ma la richiesta di una larghezza di banda sempre maggiore sta rapidamente diventando più di quanto le microonde possano gestire. Ciò ha spinto i ricercatori a pensare di trasmettere dati su onde terahertz a frequenza più elevata, che hanno fino a 100 volte la capacità di trasporto dati delle microonde. Ma la tecnologia di comunicazione terahertz è agli inizi. C'è molta ricerca di base da fare e molte sfide da superare.

Per esempio, si presume che i collegamenti terahertz richiedano una linea di vista diretta tra trasmettitore e ricevitore. A differenza delle microonde, Le onde terahertz sono completamente bloccate dalla maggior parte degli oggetti solidi. E il presupposto è che non sia possibile far rimbalzare un raggio di terahertz intorno, diciamo, da un muro o due, per trovare un percorso libero intorno a un oggetto.

"Penso che sia giusto dire che la maggior parte delle persone nel campo dei terahertz ti direbbe che ci sarebbe troppa perdita di potenza su quei rimbalzi, e quindi i collegamenti non in linea di vista non saranno fattibili in terahertz, " ha detto Daniel Mittleman, un professore della School of Engineering della Brown University e autore senior della nuova ricerca pubblicata in Fotonica APL . "Ma il nostro lavoro indica che la perdita è in realtà abbastanza tollerabile in alcuni casi, un po' meno di quanto molte persone avrebbero pensato".

Per lo studio, Mittleman e i suoi colleghi hanno fatto rimbalzare onde terahertz a quattro frequenze diverse da una varietà di oggetti:specchi, porte in metallo, pareti di blocchi di cemento e altri e ha misurato la velocità di errore in bit dei dati sull'onda dopo i rimbalzi. Hanno dimostrato che è possibile ottenere velocità di errore in bit accettabili con modesti aumenti della potenza del segnale.

"La preoccupazione era che per fare quei rimbalzi e non perdere i tuoi dati, avresti bisogno di più potenza di quella che è possibile generare, " Disse Mittleman. " Dimostriamo che non hai bisogno di tutta la potenza che potresti pensare perché la perdita sul rimbalzo non è tanto quanto penseresti. "

In un esperimento, i ricercatori hanno fatto rimbalzare un raggio su due pareti, consentendo un collegamento di successo quando trasmettitore e ricevitore erano dietro l'angolo l'uno dall'altro, senza alcuna linea di mira diretta. Questa è una scoperta promettente per supportare l'idea delle reti locali di terahertz.

"Puoi immaginare una rete wireless, "Mittleman ha spiegato, "dove il computer di qualcuno è connesso a un router terahertz e c'è una linea di vista diretta tra i due, ma poi qualcuno si mette in mezzo e blocca il raggio. Se non riesci a trovare un percorso alternativo, quel collegamento verrà chiuso. Quello che mostriamo è che potresti essere ancora in grado di mantenere il collegamento cercando un nuovo percorso che potrebbe comportare il rimbalzo da un muro da qualche parte. Oggi ci sono tecnologie che possono fare quel tipo di ricerca del percorso per le frequenze più basse e non c'è motivo per cui non possano essere sviluppate per i terahertz".

I ricercatori hanno anche eseguito diversi esperimenti all'aperto su collegamenti wireless terahertz. Una licenza sperimentale rilasciata dalla FCC rende Brown l'unico posto nel paese in cui la ricerca all'aperto può essere svolta legalmente a queste frequenze. Il lavoro è importante perché gli scienziati stanno appena iniziando a capire i dettagli di come si comportano i collegamenti dati terahertz negli elementi, dice Mittleman.

Il loro studio si è concentrato su ciò che è noto come riflessione speculare. Quando un segnale viene trasmesso su lunghe distanze, le onde si aprono a ventaglio formando un cono sempre più ampio. Come risultato di quel ventaglio, una parte delle onde rimbalzerà dal suolo prima di raggiungere il ricevitore. Quella radiazione riflessa può interferire con il segnale principale a meno che un decodificatore non lo compensi. È un fenomeno ben compreso nella trasmissione a microonde. Mittleman e i suoi colleghi hanno voluto caratterizzarlo nella gamma dei terahertz.

Hanno dimostrato che questo tipo di interferenza si verifica effettivamente nelle onde terahertz, ma si verifica in misura minore sull'erba rispetto al cemento. Probabilmente perché l'erba ha molta acqua, che tende ad assorbire onde terahertz. Quindi sull'erba, il raggio riflesso viene assorbito in misura maggiore del calcestruzzo, lasciandone meno per interferire con il raggio principale. Ciò significa che i collegamenti terahertz sull'erba possono essere più lunghi di quelli sul cemento perché ci sono meno interferenze da affrontare, dice Mittleman.

Ma c'è anche un lato positivo in quel tipo di interferenza con il suolo.

"La riflessione speculare rappresenta un altro possibile percorso per il tuo segnale, " Ha detto Mittleman. "Puoi immaginare che se il tuo percorso line-of-site è bloccato, potresti pensare di farlo rimbalzare da terra per arrivarci."

Mittleman afferma che questo tipo di studi di base sulla natura della trasmissione di dati in terahertz sono fondamentali per comprendere come progettare l'architettura di rete per i futuri sistemi di dati in terahertz.