Hacia redes inalámbricas de capacidad infinita, con ondas de radio de vórtice retorcidas

Ondas de radio de vórtice

Investigadores de la Universidad del Sur de California, basándose en su trabajo anterior sobre redes de vórtices láser retorcidas de capacidad infinita, ahora han adaptado su tecnología para trabajar con ondas de radio aburridas. La técnica anterior basada en láser solo era viable en distancias cortas, con una mínima interferencia atmosférica. Las ondas de radio retorcidas son más resistentes y se pueden transmitir de manera confiable a distancias mucho mayores, lo que potencialmente permite redes inalámbricas que pueden transportar muchos más datos que su enrutador WiFi existente, tal vez en el rango de cientos o miles de gigabits por segundo.

Ocho vigas retorcidas, utilizando OAM

Hace dos años y medio, escribimos sobre un investigador sueco que, después de muchos años de trabajo, finalmente demostró que podrías transmitir ondas de radio en tres dimensiones, en lugar de dos. Todas las redes inalámbricas que haya utilizado, desde WiFi hasta 3G y televisión por satélite, utilizan ondas de radio que oscilan (suben y bajan) en solo dos dimensiones. Bo Thide descubrió que, simplemente girando la antena, se podía impartir algún tipo de acción de sacacorchosa las ondas de radio para que también viajen a lo ancho, en una tercera dimensión. En teoría, cientos, o quizás miles o millones, de conexiones inalámbricas podrían compartir la misma frecuencia portadora si todas tuvieran un nivel de giro ligeramente diferente (en la foto de la derecha).



En términos técnicos, estas ondas de radio retorcidas tienen momento angular orbital (OAM). Actualmente, todas las tecnologías de redes basadas en radio solo utilizan el momento angular de giro (SAM). SAM es comparable a la Tierra girando sobre su eje; OAM es comparable a la órbita de la Tierra alrededor del Sol. Para obtener más información técnica, le sugiero que lea esta historia:Los haces de vórtice inalámbricos de capacidad infinita transportan 2,5 terabits por segundo.

UCS

Configuración de red inalámbrica OAM de UCS. Puede ver los cuatro haces diferentes, cada uno con un OAM (nivel de giro) diferente.

Volvamos a la historia. Hace un par de años, Alan Willner de la USC usó OAM para unir un montón de láseres, creando una de las redes inalámbricas más rápidas de la historia, pero solo a una distancia de 1 metro. Ahora, Willner y sus amigos han hecho casi lo mismo, pero con ondas de radio de 28 GHz. Usando una 'placa de fase en espiral', básicamente una antena parabólica de la que se extrae una porción y luego se gira ligeramente (en la imagen de abajo), los investigadores de la USC usaron OAM para comprimir cuatro enlaces de radio de 8 Gbps en la misma frecuencia, para una velocidad de enlace total de 32 Gbps. El alcance en este caso fue de 2,5 metros, mejor que el enfoque basado en láser, pero todavía muy por debajo de la aplicabilidad comercial.

Momento angular orbital 32Gbps no es un récord mundial para las redes de radio; un grupo en Alemania tiene ese honor en este momento, con 100 Gbps - pero el método de la USC tiene la ventaja de que es bastante simple y, teóricamente, podría implementarse con unas pocas radios y antenas nuevas. En teoría, debería ser bastante fácil para la USC seguir agregando más y más transmisiones de 8 Gbps al vórtice hasta que se realicen algunas capacidades locas.

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Por ahora, los investigadores de la USC están apuntando al backhaul inalámbrico: los enlaces de alta velocidad que conectan las torres de telefonía celular y la banda ancha rural de regreso a la red central. Actualmente, estos enlaces usan microondas y solo tienen capacidad para unos pocos gigabits por segundo, un problema cuando se desea implementar LTE de 150 Mbps a millones de personas. Sin embargo, suponiendo que la 'placa de fase en espiral' se pueda miniaturizar, y no veo ninguna razón para que no pueda serlo, estos enlaces inalámbricos de capacidad infinita también podrían usarse en el hogar o en la oficina mediante algún tipo de estándar WiFi 802.11 futurista. .

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Trabajo de investigación:doi: 10.1038 / ncomms5876 - 'Comunicaciones de ondas milimétricas de alta capacidad con multiplexación de momento angular orbital'

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