Nature Photonics: Con una combinación de fotónica y electrónica para la transmisión inalámbrica de banda ancha en zonas rurales o intercambio rápido de datos entre dispositivos móviles ya hay transmisión inalámbrica de datos a 100 Gbit/s
La extensión de redes de telecomunicaciones basada en cable requiere altas inversiones en zonas rurales y zonas urbanas. La transmisión de datos de banda ancha vía radio enlaces de relé ayudaría a cruzar ríos, autopistas o zonas de protección de la naturaleza en puntos estratégicos del nodo y a viabilizar económicamente la extensión de la red. En la edición actual de la revista nature photonics magazine, los investigadores presentan un método para la transmisión inalámbrica de datos a una velocidad récord mundial de 100 gigabits por segundo.
En su experimento récord, 100 gigabits de datos por segundo fueron transmitidas a una frecuencia de 237,5 GHz a una distancia de 20 m en el laboratorio. En experimentos de campo anteriores, se alcanzaron tasas de 40 gigabits por segundo y transmisión distancias de más de 1 km. Para su último récord mundial, los científicos aplican un método fotónico para generar las señales de radio en la emisora. Después de la transmisión de radio, se han utilizado el circuito electrónico totalmentes integrado en el receptor.
«Nuestro proyecto está centrado en la integración de un enlace de radio de banda ancha relé en sistemas de fibra óptica», dice el profesor Ingmar Kallfass. Estubo coordinando la ejecución del plan «Millilink» bajo una Cátedra compartida financiada por Fraunhofer Institute for Applied Solid State Physics (IAF) and the Karlsruhe Institute of Technology (KIT). Desde principios de 2013, ha llevado a cabo investigaciones en la Universidad de Stuttgart. «Para las zonas rurales en particular, esta tecnología representa alternativas baratas y flexibles para redes de fibra óptica, cuya extensión a menudo no se puede justificar desde el punto de vista económico». Se podrá aplicar también para casas particulares: A esa velocidad de 100 gigabits por segundo, podríamos transmitir lo que contiene un disco blue-ray o de cinco DVDs entre dos dispositivos de radio dentro de dos segundos solamente.»
En los experimentos, las últimas tecnologías fotónicas y electrónicas fueron combinadas: en primer lugar, las señales de radio se generan mediante un método óptico. Varios pedacitos se combinan los símbolos llamados datos y transmite al mismo tiempo. Sobre la transmisión, las señales de radio son recibidas por circuito electrónico integrado activo.
El transmisor genera las señales de radio mediante un mezclador de banda ultra ancha llamada fotón hecho por la empresa japonesa NTT-NEL. Para esto, se superponen dos señales del láser óptico de distintas frecuencias en un fotodiodo. Los resultados de una señal eléctrica, la frecuencia de los cuales equivale a la diferencia de la frecuencia de ambas señales ópticas, aquí, 237,5 GHz. La señal eléctrica de ondas milimétricas se irradia luego mediante una antena.
«Es una gran ventaja del método fotónico que flujos de datos desde sistemas de fibra óptica que pueden convertir directamente en señales de radio de alta frecuencia», dice el profesor Jürg Leuthold. Propuso la extensión fotónica que fue realizada en este proyecto. El ex jefe del Instituto KIT de fotónica y electrónica cuántica (IPQ) ahora está afiliado con ETH Zurich. «Esta ventaja facilita la integración de radioenlaces relé de tasas de bits altos en redes de fibra óptica y más flexibles». En contraste con un transmisor puramente electrónico, no es necesario intermedio del circuito electrónico. «Debido a la gran ancho de banda y la buena linealidad del mezclador del fotón, el método es ideal para la transmisión de formatos de modulación avanzada con múltiples Estados de amplitud y fase. «Esto será una necesidad en los futuros sistemas de fibra óptica, añade Leuthold.
La recepción de señales de radio se basa en los circuitos electrónicos. En el experimento, se empleó un chip semiconductor que fue producido por el Fraunhofer Institute de aplicado física del estado sólido (IAF) en el marco del proyecto «Millilink». La tecnología de semiconductor se basa en los transistores de alta-electrón-movilidad (HEMT) que permite la fabricación de receptores activos, banda ancha para el rango de frecuencias entre 200 y 280 GHz. Los circuitos integrados tienen un tamaño de la viruta de sólo unos pocos milímetros cuadrados. El chip receptor también puede soportar formatos de modulación avanzada. Como resultado, el enlace de radio que puede integrarse en redes de fibra óptica moderna de una manera bit transparente.
Ya en mayo de este año el equipo consiguió en la transmisión una velocidad de 40 gigabits por segundo a larga distancia en el laboratorio utilizando unos sistemas solo electrónicos. Aparte, los datos fueron transmitidos con éxito sobre una distancia de un kilómetro de un high-riser a otro en el centro de la ciudad de Karlsruhe. «Las distancias de transmisión larga en «Millilink»
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