As comunicações ópticas sem fio em ambientes internos estabelecem novos recordes de velocidade e eficiência.

Os proverbiais “chapéus de alumínio” não serão mais necessários para quem se preocupa com a saúde em ambientes com alta interferência de rádio. As redes ópticas sem fio prometem aliviar a sobrecarga do Wi-Fi em ambientes internos, incluindo residências. Essa nova tecnologia não substituirá as redes celulares e os hotspots Wi-Fi tradicionais, mas poderá resolver o problema da velocidade insuficiente para determinadas tarefas e economizar energia.

Fonte da imagem: SPIE

Engenheiros da Sociedade Internacional de Óptica e Fotônica (SPIE) anunciaram um avanço no desenvolvimento de sistemas de transmissão de dados ópticos sem fio. Eles desenvolveram um chip compacto com uma matriz de lasers semicondutores miniaturizados (VCSELs, ou Lasers de Emissão de Superfície de Cavidade Vertical), que utiliza luz em vez de ondas de rádio para transmitir dados. Em testes de laboratório, o sistema atingiu uma velocidade recorde de 362,7 Gbps, superando significativamente as capacidades das redes Wi-Fi e celulares tradicionais.

É importante destacar que a solução proposta é duas vezes mais eficiente em termos de energia do que a comunicação por rádio: um bit de informação consome aproximadamente 1,4 nJ, o que reduzirá significativamente o consumo de energia diante do aumento da carga nas redes.

A tecnologia é baseada em um chip com menos de um milímetro de diâmetro, contendo uma matriz de lasers de 5×5, onde cada elemento opera de forma independente e transmite um fluxo de dados separado. Um sistema óptico especializado com microlentes molda a direção de cada feixe, criando uma grade uniforme de zonas iluminadas a uma distância de até dois metros, sem interferência mútua (o experimento foi conduzido em uma sala típica, com o transmissor e o receptor separados por dois metros).

Uma matriz de LEDs transmissores permite o atendimento simultâneo a múltiplos usuários em uma única sala. A modulação do sinal utilizando múltiplos canais de frequência garantiu alta taxa de transferência — até 362,7 Gbps com 21 dos 25 LEDs operacionais. A velocidade de transmissão poderia ter sido ainda maior, mas foi limitada pelo fotodetector comercial utilizado no experimento.

Tamanho compacto do chip transmissor.Isso permite sua integração em pontos de acesso, luminárias e em qualquer outro lugar, proporcionando comunicação de alta velocidade bem próxima ao usuário. Se houver múltiplos usuários, cada um receberá uma parte do tráfego de alta velocidade em modo multicanal, o que foi confirmado em um experimento com a configuração de quatro canais de comunicação separados, apresentando uma taxa de transferência impressionante. A velocidade operacional de cada laser da matriz atingiu 19 Gbps.

Os desenvolvedores enfatizam que a comunicação óptica não é suscetível a problemas de interferência inerentes às radiofrequências, o que é especialmente importante para espaços congestionados, como escritórios, hospitais, data centers e edifícios residenciais. A nova tecnologia não substituirá o Wi-Fi ou as comunicações móveis, mas sim as complementará, aliviando a maior parte da carga dos componentes de rede de rádio em ambientes internos. Ela abrirá caminho para redes sem fio mais rápidas, seguras e ecológicas no futuro, onde a internet de alta velocidade para vídeo, realidade virtual e dispositivos IoT se tornará a norma, com consumo mínimo de energia.