Un WiFi 100 veces más rápido: trasmiten exitosamente datos con multiplexor de terahercios

^{Simulación numérica de ondas de terahercios emitidas desde el nuevo dispositivo multiplexor. /Universidad de Brown}

Las redes actuales de voz y datos utilizan microondas para llevar señales inalámbricas. Pero esta tecnología se está quedando corta para la demanda de transmisión existente. Las ondas de terahercios tienen frecuencias más altas que las microondas y por lo tanto una capacidad mucho mayor para transportar datos. Sin embargo, los científicos apenas han comenzado a experimentar con estas frecuencias, y muchos de los componentes básicos necesarios para la comunicación con esta tecnología todavía no existen.

Por su parte, la multiplexación, la capacidad de enviar múltiples señales a través de un solo canal, es una característica fundamental de cualquier sistema de comunicación de voz o datos. Pues bien, ahora, un equipo de investigación internacional liderado por Daniel Mittleman, profesor de Ingeniería de la Universidad de Brown (EE.UU.) ha creado por primera vez un método para multiplexar datos transmitidos por ondas de terahercios que puede cambiar el rumbo de la próxima generación de redes inalámbricas de banda ancha. El trabajo ha sido publicado en Nature Communications.

Los investigadores han informado de la transmisión de dos señales de video en tiempo real a través de un multiplexor de terahercios a una velocidad de datos agregada de 50 gigabits por segundo, aproximadamente 100 veces la velocidad óptima de datos de la red celular más rápida de hoy. 

Desarrollar un nuevo sistema

Para que esto sea posible, ha sido necesario crear un sistema para multiplexar y demultiplexar (también conocido como mux / demux). Esta tecnología permite a un cable llevar múltiples canales de televisión, o a cientos de usuarios acceder a una red Wi-Fi inalámbrica. Los autores desarrollaron dos placas de metal colocadas paralelas entre sí para formar una guía de ondas. Una de las placas tiene un corte en ella, así que cuando las ondas de terahercios viajan a través de la guía de ondas, parte de la radiación se escapa de la hendidura con un ángulo que depende de la frecuencia de la onda.

"Podemos poner varias ondas en la guía en varias frecuencias diferentes, cada una de las cuales llevan una corriente de datos, y no interferirán entre ellas porque son frecuencias diferentes: eso es multiplexar. Cada una de esas frecuencias se escapa de la hendidura en un ángulo diferente, separando los flujos de datos: eso es demultiplexar", explican los investigadores.

^{El video muestra a los investigadores alternando entre señales de video ajustando el ángulo de un receptor para que coincida con el ángulo en el que se emite la señal desde su sistema de multiplexación. /Mittleman Lab, Laboratorio Ducournau , Universidad de Brown, CNRS y Universidad de Lille}

Debido a la naturaleza de las ondas de terahercios, las señales en las redes de comunicaciones con terahercios se propagarán como haces direccionales, no transmisiones omnidireccionales como en los sistemas inalámbricos existentes. Esta relación direccional entre el ángulo de propagación y la frecuencia es la clave para habilitar mux / demux en sistemas terahercios. Así, un usuario en una ubicación particular (y por lo tanto en un ángulo particular desde el sistema de multiplexación) se comunicará en una frecuencia particular.

Cuando los investigadores alinearon su receptor al ángulo desde el cual se emitieron las ondas de 264,7 GHz, vieron el primer canal. Cuando se alinearon con 322,5 GHz, vieron el segundo. Otros experimentos mostraron que las transmisiones no mostraban errores hasta 10 gigabits por segundo, lo cual es mucho más rápido que las velocidades WiFi estándar actuales. Las tasas de error aumentaron algo cuando la velocidad aumentó a 50 gigabits por segundo (25 gigabits por canal), pero todavía estaban dentro del rango que se puede corregir mediante la corrección de errores hacia adelante, que se utiliza comúnmente en las redes de comunicaciones.

Los investigadores planean continuar desarrollando este y otros componentes terahercios, especialmente tras recibir una licencia de la Comisión Federal de Comunicaciones (FCC, por sus siglas en inglés) para realizar pruebas al aire libre en frecuencias terahercios en el campus de la Universidad de Brown. "Las compañías van a ser renuentes a desarrollar estas tecnologías hasta que haya un esfuerzo serio por los reguladores para asignar bandas de frecuencia para usos específicos, por lo que este es un paso en la dirección correcta", concluye Mittleman.

Beatriz de Vera
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