- Il ricetrasmettitore raggiunge i 15 GB/s, superando di gran lunga la larghezza di banda degli attuali sistemi wireless consumer
- L'elaborazione del segnale analogico riduce drasticamente il consumo energetico, pur mantenendo velocità di trasmissione dati estreme
- Tre sottotrasmettitori sincronizzati sostituiscono i convertitori DAC convenzionali, consumando appena 230 milliwatt
Un nuovo ricetrasmettitore wireless ha raggiunto velocità di trasferimento dati che superano quelle degli attuali sistemi wireless consumer in condizioni operative reali.
I ricercatori della University of California, Irvine, hanno presentato un ricetrasmettitore operante nella banda dei 140 GHz in grado di trasmettere dati a circa 120 Gbps.
Tale velocità di trasferimento equivale a circa 15 GB/s, superando di gran lunga gli attuali limiti del wireless per il mercato consumer.
Spingere la velocità dei dati oltre i limiti tradizionali
Il Wi-Fi 7 è teoricamente limitato a circa 3,75 GB/s (30 Gbps), mentre il 5G mmWave raggiunge circa 0,625 GB/s (5 Gbps).
Questo posiziona le prestazioni da 15 GB/s (120 Gbps) del nuovo ricetrasmettitore a un livello superiore del 300% rispetto al Wi-Fi 7 e di circa il 2300% rispetto al 5G mmWave.
Una questione centrale affrontata dai ricercatori riguarda l'elevata richiesta energetica associata ai convertitori digitale-analogico utilizzati nei trasmettitori tradizionali.
A frequenze estremamente elevate, questi componenti diventano complessi, inefficienti e difficili da scalare per i dispositivi mobili.
Il team descrive questa limitazione come un "collo di bottiglia dei DAC" che frena ulteriori aumenti di velocità.
Il loro design alternativo sostituisce un singolo convertitore ad alta velocità con tre sottotrasmettitori sincronizzati che lavorano insieme consumando solo 230 mW.
Un convertitore digitale capace di una simile velocità di trasmissione richiederebbe diversi watt, il che lo renderebbe impraticabile per l'hardware alimentato a batteria.
Se venissero utilizzati i metodi tradizionali, l'autonomia dei dispositivi di prossima generazione potrebbe ridursi a pochi minuti.
Invece di spostare una maggiore potenza di calcolo nei circuiti digitali, il sistema esegue le operazioni chiave del segnale nel dominio analogico.
Questo approccio riduce il consumo energetico pur supportando velocità di trasmissione dati molto elevate. Il futuro potrebbe favorire i metodi analogici, almeno nel senso che il calcolo analogico offre una soluzione pratica.
Questo ricetrasmettitore è progettato come un singolo chip integrato piuttosto che come un insieme di componenti discreti.
Il chip è realizzato su silicio utilizzando un processo FD-SOI (fully depleted silicon-on-insulator) a 22 nm, evitando la complessità produttiva associata ai nodi d'avanguardia.
Questo approccio è più semplice rispetto ai nodi a 2 nm o 18A utilizzati da TSMC e Samsung.
Riduce le difficoltà di fabbricazione e potrebbe facilitare la produzione su larga scala rispetto alle tecnologie sperimentali legate alle geometrie più piccole.
Le velocità dichiarate si avvicinano a quelle dei collegamenti in fibra comunemente distribuiti nei data center, aprendo alla possibilità di sostituzioni wireless a corto raggio per i cablaggi estesi.
La riduzione dei cablaggi potrebbe abbassare i costi di installazione e migliorare la flessibilità in ambienti server densamente popolati.
Tuttavia, la fisica impone ancora dei limiti. Gli attuali sistemi 5G a onde millimetriche, che possono raggiungere i 71 GHz, soffrono già di portate di trasmissione ridotte, pari a circa 300 metri.
L'operatività a frequenze ancora più elevate è destinata a restringere ulteriormente la copertura, quindi qualsiasi diffusione su vasta scala richiederebbe infrastrutture dense e una pianificazione accurata.
Questa dimostrazione mostra ciò che è tecnicamente realizzabile, ma l'adozione pratica dipenderà dall'estensione del raggio d'azione, dalla gestione delle interferenze e dall'integrazione nelle reti esistenti.
