Tokyo Tech и Fujitsu разработали новое оборудование для беспроводной передачи данных и разогнали сеть до рекордных 120 Гбит/с. Практическое применение технологии авторы видят при внедрении технологии 5G. Основой разработки стал новый CMOS-чип для беспроводной передачи данных, который может обрабатывать сигналы на высоких скоростях в широком диапазоне частот от 70 до 105 ГГц, используя технологию увеличения полосы пропускания.
Обычно базовые станции соединены оптоволокном. Однако такая технология сдерживается проблемой невозможности прокладки оптики в условиях плотной застройки и в районах, которые окружены реками или горами. В этом случае наилучшим вариантом будет подключение базовых станций к беспроводной сети вместо ВОЛС. Например, это актуально для быстрого и гибкого развёртывания сети на стадионах или площадках для массовых мероприятий, а также при различных ЧП.
Наиболее рациональным решением для беспроводного подключения базовой станции считается использование миллиметрового диапазона (от 30 до 300 ГГц). При этом основные проблемы у разработчиков возникали в части проектирования интегральных схем CMOS и схемы приемопередатчиков, которые модулируют и демодулируют широкополосные сигналы в полосу миллиметрового диапазона и из него с высоким качеством, а также интерфейсные схемы, которые соединяют печатную плату с антенной.
Изменение характеристики миллиметровых трансиверов с 2008 года
Исследовательская группа Tokyo Tech в 2016 году достигла беспроводной передачи данных со скоростью 56 Гбит/с, однако проблема заключалась в том, что полосу нельзя было расширить из-за более высоких гармонических сигналов.
Схема передачи сигнала (для предыдущего варианта технологии)
Технология на основе нового CMOS-чипа расширяет диапазон приемопередающих цепей, разбивая сигналы на две части, преобразуя их в разные диапазоны частот, а затем рекомбинируя. Каждый сигнал модулируется в полосу 17,5 ГГц и демодулируется, причем низкочастотный сигнал занимает диапазон 70,0-87,5 ГГц, а высокочастотный сигнал - 87,5-105,0 ГГц. Эта технология обеспечивает подавление гармоник и, соответственно, высококачественную передачу сигнала по сверхширокополосному сигналу шириной 35 ГГц. В результате испытания нового оборудования исследователям удалось разогнать беспроводную сеть до скорости 120 Гбит/с.
Схема чипа
Этот результат позволяет увеличить пропускную способность беспроводного оборудования, которое может быть установлено на открытом воздухе. Сети с высокой пропускной способностью беспроводных базовых станций будут легко развёртываться даже в местах, где трудно установить новые ВОЛС. Одной из сфер применения оборудования и технологии авторы считают будущие Олимпийские и Паралимпийские игры 2020 года в Токио.
