Forskere fra Brown-universitetet har utviklet en antenne som demultiplekser datastrømmer i THz-området. (Bilde: Mittleman lab/Brown University)

TERAHERTZBØLGER

Fremtidens trådløse nett kan bli 100 ganger raskere

Ved å ta i bruk terahertzstråling.

I trådløse nettverk bestemmes hastigheten data kan overføres i enkelt sagt av frekvens og kanalens båndbredde. For å få høyere hastigheter trengs derfor høyere sendefrekvenser.

I fremtiden kan disse frekvensene bli ekstremt høye, om vi tar i bruk terahertzstråling.

Ettersom mer data skal overføres trådløst, vil det bli behov for større kapasitet. Det kan løses ved hjelp av MIMO-systemer, som tar i bruk flere kanaler til å overføre data parallelt, som i dag.

Et annet alternativ er å øke frekvensen, og gi rom for kanaler med større båndbredde. Det forskes en del på å ta i bruk ekstremt høye frekvenser, som faller inn under betegnelsen terahertzstråling (THz-stråling).

Kjappere mobilnett: Skal rulle ut «5G» innen to år

Svært korte bølger

Det kan gi dataoverføring hundre ganger raskere enn i dagens raskeste trådløse nett. Frekvensområdet er fra 300 GHz til 3 THz, og bølgelengden er mellom 1 og 0,1 millimeter. Det plasserer THz-stråling i området mellom mikrobølger og infrarødt lys.

Dermed er det ikke bare enkelt å få til i praksis. Blant annet må antennene være svært små. Til nå er det utviklet antenner av grafén, som er 10 nanometer brede og 1 mikrometer lange.

Så du denne? Obama har bestilt verdens raskeste superdatamaskin

Fortsatt på forskningsstadiet

Et annet problem er hvordan en skal implementere multipleksing i THz-systemer. Multipleksing vil si at man «fletter sammen» flere datastrømmer i samme overføring. Deretter må datastrømmen igjen flettes ut, før den kan mottas.

Forskere ved Brown-universitetet i USA er blant de som jobber med dette, og har nå kommet opp med en antenne som gjør det mulig å multiplekse og demultiplekse datastrømmer i THz-systemer.

Dette skal være den første av sitt slag, og er en av en rekke komponenter som må utvikles før THz-systemer kan tas i bruk.

Funnene er publisert i Nature Photonics.

 

Terahertz
Terahertz Bilde: Tatoute/Wikimedia/CC BY-SA 3.0

THz-stråling forlater bølgeleder i forskjellige vinkler

De har utviklet en «leaky wave antenna» med en bølgeleder bestående av to metallplater i parallell. I den ene platen er det en lite spalte som lar stråling slippe ut. Overraskelsen er at vinkelen strålingen forlater spalten i bestemmes av frekvensen. Dermed er det mulig å sende flere frekvenser gjennom bølgelederen, og få flere datastrømmer i forskjellige vinkler.

Mottakeren må da justeres til å motta fra en gitt vinkel, slik at den kan plukke opp én av disse datastrømmene. Den opprinnelige datastrømmen er altså skilt ut, eller demultiplekset.

Bedre dekning: Disse høyteknologiske laserne skal levere internett

Større avstand gir større båndbredde

Båndbredden på kanalen kan justeres ved å øke eller minske avstanden mellom metallplatene i bølgelederen. Det kan gjøre det mulig å øke båndbredden betraktelig ved å justere litt på antennen når det er behov for det.

Det er imidlertid langt igjen til THz-stråling kan tas i praktisk bruk. Denne antennen beskrives som et «proof of concept» for hvordan multipleksing kan løses.

– Den største effekten dette kan ha, er at det kan være en start som gjør at folk begynner å tenke på saken. Det betyr at de vil begynne å komme opp med smarte ideer som er helt forskjellig fra denne, sier Daniel Mittleman, professor i ingeniørfag ved Brown, og en av forfatterne av studiet, i en pressemelding.

Stadig mer kobles opp: Utvikler «lekenes internett» med LED og Linux

Mange utfordringer

Å bruke THz-stråling til å overføre data er ikke uproblematisk. Korte bølgelengder absorberes ganske raskt, noe som gjør at de ikke trenger gjennom materialer like enkelt som mikrobølger.

Tåke og skyer kan også være et problem, ettersom en del THz-stråling absorberes av vanndamp. Det setter klare begrensinger på rekkevidden, ettersom det jo er mye vanndamp i atmosfæren. Strålingen stoppes helt av vann og metall.

I praksis vil rekkevidde på inntil 10 meter være akseptabelt. Over dette vil signalet bli svakt. Et signal på 1 watt sendt på 1 THz vil ikke nå en kilometer, ifølge en artikkel hos IEEE Spectrum.

Antakelig vil det først og fremst være aktuelt å ta i bruk THz-stråling i mindre nettverk, som hjemmenettverk. I 2012 demonstrerte japanske forskere at det er mulig å oppnå overføringshastigheter på 3 gigabit per sekund i 542 GHz-området.

Les også: Noen kodelinjer ga Politiet den beste IT-løsningen

Til toppen