Может ли новая техника для «изогнутого» света стать секретом улучшения беспроводной связи?

Траектория Инжиниринг.Кредит: Инженерная инженерия (2024).Doi: 10.1038/s44172-024-00206-3

Исследователи из Университета Брауна и Университета Райса говорят, что они продвинулись на шаг ближе к тому, чтобы обойти эти твердые препятствия, такие как стены, мебель и даже люди, - и они делают это, изогнув свет.

В новом исследовании, опубликованном в Communications Engineering, исследователи описывают, как они помогают обращаться к одному из самых больших логарий, появляющихся в беспроводной связи.

Текущие системы полагаются на микроволновое излучение для передачи данных, но стало ясно, что будущий стандарт для передачи данных будет использовать волны терагерца, которые имеют целых 100 раз превышают способность микроволновой печи.Одна давняя проблема заключалась в том, что, в отличие от микроволн, сигналы терагерца могут быть заблокированы большинством твердых объектов, что делает прямую линию обзора между передатчиком и приемником логистическим требованием.

«Большинство людей, вероятно, используют базовую станцию Wi-Fi, которая заполняет комнату беспроводными сигналами»,-сказал Даниэль Миттлман, профессор инженерной школы Брауна и старший автор исследования.

«Независимо от того, куда они движутся, они поддерживают ссылку. На более высоких частотах, о которых мы здесь говорим, вы больше не сможете этого делать. Вместо этого это будет направленная луч. Если вы перемещаетесь,Этот луч собирается следовать за вами, чтобы поддерживать ссылку, и если вы выходите за пределы луча или что -то, что блокирует, что ссылается, то вы не получите никакого сигнала ».

Исследователи обходили это, создав сигнал терагерца, который следует за изогнутой траекторией вокруг препятствия, а не заблокирована им.По словам исследователей, новый метод, представленный в исследовании, может помочь революционизировать беспроводную связь и подчеркнуть будущую целесообразность беспроводных сетей данных, которые работают на частотах терагерца.

«Мы хотим больше данных в секунду», - сказал Миттлман.«Если вы хотите это сделать, вам нужно больше пропускной способности, и эта полоса пропускания просто не существует, используя традиционные частотные полосы».

В исследовании Миттлман и его коллеги вводят концепцию самостоятельных ухаживающих лучей.Балки представляют собой специальные конфигурации электромагнитных волн, которые естественным образом сгибаются или изгибаются в сторону, когда они движутся через пространство.Балки были изучены на оптических частотах, но теперь они изучаются для связи с терагерцом.

Исследователи использовали эту идею в качестве точки прыжка.Они спроектировали передатчики с тщательно разработанными шаблонами, чтобы система могла манипулировать прочностью, интенсивностью и сроками полученных электромагнитных волн.С этой способностью манипулировать светом, исследователи заставляют волны более эффективно работать вместе, чтобы поддерживать сигнал, когда твердый объект блокирует часть луча.

По сути, луча света регулируется к блокировке путем перетасовки данных вдоль шаблонов, которые исследователи спроектировали в передатчик.Когда один шаблон блокируется, данные передают на следующий, а затем следующий, если это заблокировано.Это сохраняет сигнальную связь полностью нетронутой.Без этого уровня управления, когда луч блокируется, система не может внести какие -либо настройки, поэтому сигнал не проходит.

Это эффективно заставляет сигнал сгибаться вокруг объектов до тех пор, пока передатчик не полностью заблокирован.Если он полностью заблокирован, понадобится другой способ донесения данных в приемник.

«Изгибание луча не решает все возможные проблемы с блокировкой, но он решает некоторые из них, и это решает их таким образом, что это лучше, чем пробовали другие», - сказал Хихем Гербукха, который руководил исследованием как постдокторский исследовательв Брауне и в настоящее время доцент в Университете Миссури - Канзас -Сити.

Исследователи подтвердили свои результаты посредством обширных моделирования и экспериментов, ориентирующихся на препятствия для поддержания связи связи с высокой надежностью и целостностью.Работа основывается на предыдущем исследовании команды, в котором показали, что ссылки на данные Terahertz могут быть отскочены от стен в комнате, не сбрасывая слишком много данных.

Используя эти изогнутые лучи, исследователи надеются однажды сделать беспроводные сети более надежными, даже в переполненных или затрудненных средах.Это может привести к более быстрым и более стабильным интернет -соединениям в таких местах, как офисы или города, где обычные препятствия.Однако, прежде чем добраться до этого момента, предстоит провести гораздо более базовые исследования и много проблем, которые необходимо преодолеть, поскольку технологии коммуникации Terahertz все еще находятся в зачаточном состоянии.

«Один из ключевых вопросов, которые нас задают, заключается в том, сколько вы можете кричать и как далеко», - сказал Миттлман.«Мы сделали грубые оценки этих вещей, но мы еще не определили их количественно, поэтому мы надеемся сопоставить это».

Больше информации: Hichem Guerboukha et al., Изгибающие ТГц беспроводные данные о препятствиях вокруг препятствий, инженерная коммуникация (2024).Doi: 10.1038/s44172-024-00206-3