Ваш Wi-fi скоро устареет: ученые создали передатчик в 24 раза быстрее 5G

Представьте себе скорость интернета, при которой полнометражный фильм в сверхвысоком качестве загружается быстрее, чем вы успеваете моргнуть. Это больше не фантастика. Учёные из Калифорнии создали передатчик, способный передавать данные со скоростью 120 гигабит в секунду. Эта цифра в 24 раза превосходит пиковые показатели сетей пятого поколения — 5G. Какие перспективы открывает эта разработка и почему она еще не в вашем смартфоне? Разбираемся по порядку.

Суть прорыва — отказ от старой логики

Современные беспроводные технологии устроены по сложному принципу. Цифровые данные прежде, чем стать радиосигналом, проходят через цифро-аналоговый преобразователь (ЦАП). Чем выше требуемая скорость, тем мощнее и «прожорливее» должен быть этот преобразователь. Для передачи 120 Гбит/с традиционным методом потребовался бы ЦАП мощностью в несколько ватт. Такой модуль быстро исчерпал бы заряд аккумулятора любого портативного устройства.

Группа исследователей из Калифорнийского университета в Ирвайне под руководством профессора Паяма Хейдари пошла иным путем. Они разработали архитектуру, в которой сложные вычисления выполняются сразу в аналоговой области, минуя энергоемкий этап. Их устройство состоит из трех синхронизированных модулей, а вся схема потребляет лишь 230 милливатт. Это сопоставимо с энергопотреблением небольшой светодиодной лампочки.

Технология, готовая к производству

Не менее важен производственный аспект. Чип изготовлен по 22-нанометровому техпроцессу с применением технологии FD-SOI — полностью обедненный кремний на изоляторе. Это зрелая и отработанная технология. Она значительно дешевле передовых 3-нм или 2-нм процессов, используемых в топовых процессорах. Такое решение осознанно — оно снижает барьеры для потенциального массового производства.

Главный компромисс

Однако у каждой технологии есть свои ограничения. Ахиллесова пята новой разработки — крайне малая дальность действия. Современный 5G в миллиметровом диапазоне (до 71 ГГц) стабильно работает в радиусе около 300 метров. Калифорнийский передатчик использует частоту 140 ГГц, что кардинально сокращает эффективную дистанцию. Сигнал уверенно достигает цели лишь на расстоянии в несколько десятков метров.

Это накладывает жесткие условия на развертывание сети. Для покрытия даже небольшого района скоростным интернетом потребовалась бы невероятно плотная сеть базовых станций — возможно, на каждом фонарном столбе. Вопросы стоимости инфраструктуры и ее обслуживания пока остаются открытыми.

Где пригодится эта технология?

Ученые четко видят первую нишу для внедрения — центры обработки данных. Сегодня внутри дата-центров тянутся километры медных или оптических кабелей для соединения серверных стоек. Беспроводные соединения на 120 Гбит/с могли бы заменить эти паутины проводов. Это упростило бы архитектуру, повысило гибкость и снизило затраты на монтаж и охлаждение.

В долгосрочной перспективе технология открывает путь к принципиально новому уровню беспроводной связи. Гигабайтные фильмы будут загружаться на устройство за доли секунды. Возможна мгновенная синхронизация объемных массивов данных, развитие дополненной и виртуальной реальности без задержек.

Но путь от лабораторного чипа до массового рынка долог. Основная задача для инженеров на ближайшие годы — найти решение, как заставить эти невероятно быстрые, но «близорукие» радиоволны добираться до пользователей в условиях реального города. Пока что рекорд в 120 Гбит/с — это скорее яркий маяк, указывающий направление, в котором стоит двигаться. И первый шаг в этом направлении уже сделан.