Een team van onderzoekers in het Verenigd Koninkrijk heeft een optisch draadloos systeem op chipschaal ontwikkeld dat datatransmissiesnelheden tot 362,7 gigabit per seconde (Gbps) kan bereiken. Hiermee overtreft het de capaciteit van conventionele wifi ruimschoots, terwijl het minder energie verbruikt.
Deze innovatie maakt gebruik van licht in plaats van radiogolven, een cruciaal verschil dat de connectiviteit binnenshuis zou kunnen transformeren en de verzadiging van de huidige netwerken zou kunnen verlichten. De resultaten van het onderzoek zijn gepubliceerd in het tijdschrift Advanced Photonics Nexus.
De verzadiging van wifi en de overstap naar optische communicatie
De toenemende vraag naar draadloze diensten, gedreven door videogesprekken, streaming en verbonden apparaten, heeft de op radiofrequenties gebaseerde infrastructuren onder druk gezet.
Traditionele wifi kampt met beperkingen in bandbreedte, interferentie en een hoog energieverbruik, vooral in afgesloten ruimtes met een hoge gebruikersdichtheid. Het nieuwe systeem pakt deze problemen aan door gegevens via licht te verzenden, wat een veel grotere bandbreedte mogelijk maakt en interferentie aanzienlijk vermindert.
Optische draadloze communicatie concurreert niet met radiosystemen en veroorzaakt geen interferentie, en kan nauwkeurig op specifieke zones worden gericht. Deze eigenschap is bijzonder nuttig in kantoren, woningen en andere openbare ruimtes waar het dataverkeer en de gebruikersdichtheid hoog zijn.
Parallelle lasertechnologie: recordsnelheden en efficiëntie
De kern van het systeem is een compacte chip uitgerust met een matrix van minuscule vertical-cavity surface-emitting lasers (VCSEL), een technologie die al in datacentra wordt gebruikt. In het onderzoek werd een matrix van 5 × 5 lasers gebruikt, die elk hun eigen signaal kunnen uitzenden, waardoor meerdere datastromen parallel kunnen worden verzonden.
Tijdens de tests werden 21 lasers gebruikt, elk met een transmissiecapaciteit tussen de 13 en 19 Gbps. Gezamenlijk bereikte het systeem een totale snelheid van 362,7 Gbps via een verbinding van twee meter in de vrije ruimte, waarmee het tot de snelste draadloze optische systemen wereldwijd behoort.
De gebruikte modulatietechniek verdeelt de gegevens over meerdere frequentiekanalen, waardoor het gebruik van de bandbreedte wordt geoptimaliseerd en het systeem zich aanpast aan variabele signaalcondities.
De energie-efficiëntie vormt een ander voordeel: het systeem verbruikt ongeveer 1,4 nanojoule per bit, de helft van vergelijkbare wifi-technologieën. Dit opent de deur naar een aanzienlijke vermindering van het elektriciteitsverbruik in draadloze netwerken.
Gerichte lichtstraal: minder interferentie en gelijktijdige verbindingen
Het beheren van meerdere lichtstralen brengt technische uitdagingen met zich mee, vooral om interferentie tussen signalen te voorkomen. Het team loste deze uitdaging op door een optisch systeem te gebruiken dat elke straal vormgeeft en naar een gedefinieerde zone leidt via een set microlenzen en een optisch distributiesysteem in een rastervorm.
Tests toonden een verlichtingsuniformiteit van meer dan 90% in de hele doelzone aan, evenals de mogelijkheid om lichtstralen toe te wijzen aan verschillende gebruikers in dezelfde ruimte.
Het systeem werd ook onderworpen aan tests in scenario’s met meerdere gebruikers: in één daarvan behielden vier gelijktijdige verbindingen stabiele connecties en boden ze een gecombineerde datasnelheid van ongeveer 22 Gbps. De onderzoekers benadrukken dat de prestaties met snellere ontvangers nog verder zouden kunnen toenemen.
Het voorstel is niet bedoeld om bestaande draadloze netwerken te vervangen, maar om ze aan te vullen. De implementatie ervan in kantoren, woningen of openbare omgevingen zou de druk op wifi kunnen verlichten en aanzienlijk snellere en efficiëntere verbindingen kunnen bieden. Deze technologie markeert een stap naar een nieuwe generatie draadloze communicatie, waarbij licht de hoofdrol zou kunnen gaan spelen in de dagelijkse connectiviteit.
SEO Meta-Description:
Onderzoekers ontwikkelen een nieuw optisch draadloos systeem dat 362,7 Gbps bereikt met licht. Ontdek hoe deze technologie wifi kan aanvullen en versnellen.
