Si bien las redes celulares y los sistemas Wi-Fi son más avanzados que nunca, también están alcanzando rápidamente sus límites de ancho de banda.Los científicos saben que en un futuro cercano necesitarán hacer la transición a frecuencias de comunicación mucho más altas que las que utilizan los sistemas actuales, pero antes de que eso suceda hay una serie de obstáculos, bastante literales, que se interponen en el camino.

Investigadores de la Universidad de Brown y la Universidad de Rice dicen que han avanzado un paso más para sortear estos obstáculos sólidos, como paredes, muebles e incluso personas, y lo hacen curvando la luz.

en unnuevo estudiopublicado enIngeniería de Comunicaciones, los investigadores describen cómo están ayudando a abordar uno de los mayores atascos que surgen encomunicación inalámbrica.

Los sistemas actuales dependen de la radiación de microondas para transportar datos, pero ha quedado claro que el futuro estándar para transmitir datos utilizará ondas de terahercios, que tienen hasta 100 veces la capacidad de transporte de datos de las microondas.Un problema de larga data ha sido que, a diferencia de las microondas, las señales de terahercios pueden ser bloqueadas por la mayoría de los objetos sólidos, lo que hace que una línea de visión directa entre el transmisor y el receptor sea un requisito logístico.

"La mayoría de la gente probablemente usa una estación base Wi-Fi que llena la habitación con señales inalámbricas", dijo Daniel Mittleman, profesor de la Escuela de Ingeniería de Brown y autor principal del estudio.

"No importa dónde se muevan, mantienen el enlace. En las frecuencias más altas de las que estamos hablando aquí, ya no podrás hacer eso. En cambio, será un haz direccional. Si te mueves,ese rayo tendrá que seguirte para mantener el enlace, y si te mueves fuera del rayo o algo bloquea ese enlace, entonces no recibirás ninguna señal".

Los investigadores evitaron esto creando una señal de terahercios que sigue una trayectoria curva alrededor de un obstáculo, en lugar de ser bloqueada por él.Según los investigadores, el novedoso método revelado en el estudio podría ayudar a revolucionar la comunicación inalámbrica y destaca la viabilidad futura de las redes de datos inalámbricas que funcionan en frecuencias de terahercios.

"Queremos más datos por segundo", dijo Mittleman."Si quieres hacer eso, necesitas más ancho de banda, y ese ancho de banda simplemente no existe usando bandas de frecuencia convencionales".

En el estudio, Mittleman y sus colegas introducen el concepto de haces autoacelerados.Los rayos son configuraciones especiales de ondas electromagnéticas que naturalmente se doblan o curvan hacia un lado a medida que se mueven por el espacio.Los haces se han estudiado en frecuencias ópticas, pero ahora se exploran para comunicaciones de terahercios.

Los investigadores utilizaron esta idea como punto de partida.Diseñaron transmisores con patrones cuidadosamente diseñados para que el sistema pueda manipular la fuerza, intensidad y sincronización de las ondas electromagnéticas que se producen.Con esta capacidad de manipular la luz, los investigadores hacen que las ondas trabajen juntas de manera más efectiva para mantener la señal cuando un objeto sólido bloquea una parte del haz.

Esencialmente, elhaz de luzse ajusta al bloqueo mezclando datos a lo largo de los patrones que los investigadores diseñaron en el transmisor.Cuando se bloquea un patrón, los datos se transfieren al siguiente y luego al siguiente si está bloqueado.Esto mantiene el enlace de señal completamente intacto.Sin este nivel de control, cuando el haz está bloqueado, el sistema no puede realizar ningún ajuste, por lo que no llega ninguna señal.

Esto efectivamente hace que la señal se doble alrededor de los objetos siempre que el transmisor no esté completamente bloqueado.Si está completamente bloqueado, será necesaria otra forma de hacer llegar los datos al receptor.

"Curvar una viga no resuelve todos los posibles problemas de bloqueo, pero lo que hace es resolver algunos de ellos y los resuelve de una manera mejor que lo que otros han intentado", dijo Hichem Guerboukha, quien dirigió el estudio como investigador postdoctoral.en Brown y ahora es profesor asistente en la Universidad de Missouri-Kansas City.

Los investigadores validaron sus hallazgos mediante extensas simulaciones y experimentos sorteando obstáculos para mantener vínculos de comunicación con alta confiabilidad e integridad.La obra se basa en unaestudio previodel equipo que demostró que los enlaces de datos de terahercios pueden rebotar en las paredes de una habitación sin dejar caer demasiados datos.

Al utilizar estos haces curvos, los investigadores esperan algún día hacer que las redes inalámbricas sean más confiables, incluso en entornos concurridos u obstruidos.Esto podría conducir a conexiones a Internet más rápidas y estables en lugares como oficinas o ciudades donde los obstáculos son comunes.Sin embargo, antes de llegar a ese punto, queda mucha más investigación básica por hacer y muchos desafíos que superar, ya que la tecnología de comunicación de terahercios aún está en su infancia.

"Una de las preguntas clave que todo el mundo nos hace es cuánto se puede curvar y a qué distancia", dijo Mittleman."Hemos hecho estimaciones aproximadas de estas cosas, pero aún no las hemos cuantificado realmente, así que esperamos trazarlas".

Más información:Hichem Guerboukha et al, Curvar enlaces de datos inalámbricos THz alrededor de obstáculos,Ingeniería de Comunicaciones(2024).DOI: 10.1038/s44172-024-00206-3