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Investigadores del University College de Londres (UCL) han logrado un hito pionero en la transmisión inalámbrica al establecer un nuevo récord mundial al transmitir datos a la asombrosa velocidad de 938 Gigabits por segundo (Gb/s). Esta extraordinaria hazaña se ha logrado en una gama de frecuencias sin precedentes de 5-150 gigahercios (GHz), un salto significativo respecto a las estrechas gamas de frecuencias utilizadas tradicionalmente en las comunicaciones inalámbricas.
Para ponerlo en perspectiva, la velocidad alcanzada es unas 9.380 veces superior a la mejor velocidad media actual de descarga 5G en el Reino Unido, que ronda los 100 Megabits por segundo (Mb/s). El ancho de banda total de 145 GHz utilizado en este avance es más de cinco veces superior al récord mundial anterior, lo que marca una nueva era en la comunicación inalámbrica.
Normalmente, las redes inalámbricas utilizan ondas de radio en rangos de frecuencia estrechos. Los métodos actuales, como wi-fi y 5G, operan predominantemente en frecuencias inferiores a 6 GHz. Este rango limitado ha provocado congestiones, lo que ha obstaculizado la velocidad y la fiabilidad de las comunicaciones inalámbricas. Sin embargo, el equipo del departamento de Ingeniería Electrónica y Eléctrica de la UCL, dirigido por el profesor Nicolas Noiray, superó este cuello de botella combinando tecnologías de radio y ópticas, lo que permite la transmisión de datos en una gama mucho más amplia de frecuencias.
El Dr. Zhixin Liu, autor principal del estudio, destacó la importancia de este avance. "Nuestros sistemas de comunicación inalámbrica tienen dificultades para satisfacer la creciente demanda de acceso a datos de alta velocidad. El cuello de botella en los últimos metros entre el usuario y la red de fibra óptica ha sido un reto importante. Utilizando más de las frecuencias disponibles, podemos aumentar el ancho de banda, mantener una alta calidad de la señal y ofrecer flexibilidad para acceder a distintos recursos de frecuencia. El resultado son redes inalámbricas superrápidas y fiables, que superan el cuello de botella de velocidad entre los terminales de usuario e Internet".
El nuevo sistema desarrollado por la UCL combina la electrónica de alta velocidad con la fotónica de ondas milimétricas, un novedoso enfoque que permite transmitir grandes cantidades de datos a velocidades sin precedentes. Esta combinación de tecnologías permite transmitir datos a través de frecuencias de entre 5 y 150 GHz, generando señales de alta calidad mediante generadores electrónicos de señales digitales a analógicas y generadores de señales de radio basados en la luz.
Las redes de comunicaciones de última generación dependen de varias tecnologías para funcionar con eficacia. Mientras que los sistemas de fibra óptica transmiten datos a grandes distancias, la tecnología inalámbrica entra en juego en el tramo final del viaje, por ejemplo, desde un router de Internet doméstico hasta los dispositivos conectados. A pesar de los avances en la tecnología de fibra óptica, el progreso en la transmisión inalámbrica ha sido limitado. La nueva tecnología desarrollada por la UCL puede salvar esta distancia y revolucionar varios sectores, como la conectividad wi-fi en hogares y espacios públicos.
Los usuarios de móviles pueden esperar velocidades de internet más rápidas y conexiones más estables con este nuevo sistema, especialmente en zonas urbanas densamente pobladas y grandes eventos como conciertos. Por ejemplo, descargar una película 4k Ultra HD de dos horas (unos 14 GB de datos) solo llevaría 0,12 segundos con esta nueva tecnología, frente a los 19 minutos con las velocidades 5G actuales.
El profesor Izzat Darwazeh, director del Instituto de Comunicaciones y Sistemas Conectados (ICCS) de la UCL, destacó la flexibilidad de la tecnología inalámbrica. "La tecnología inalámbrica ofrece flexibilidad en términos de espacio y ubicación, lo que la hace ideal para escenarios en los que el cableado óptico es un reto, como en fábricas con disposiciones complejas de equipos. Nuestro trabajo equipara la tecnología inalámbrica a los mayores anchos de banda y velocidades que se consiguen con los sistemas de comunicación ópticos y de radiofrecuencia dentro de la infraestructura de comunicaciones digitales de próxima generación."
Aunque de momento esta tecnología sólo se ha demostrado en laboratorio, se está trabajando en el desarrollo de un sistema prototipo para pruebas comerciales. Si tiene éxito, la tecnología podría integrarse en equipos comerciales en un plazo de tres a cinco años.
La profesora Polina Bayvel, codirectora del ICCS y jefa del Grupo de Redes Ópticas de la UCL, agradeció el apoyo del UKRI y el EPSRC, que ha permitido establecer un banco de pruebas y unas capacidades experimentales líderes en el mundo. "Estos avances son esenciales para el futuro de la infraestructura nacional de comunicaciones del Reino Unido, un recurso crítico para el país", afirmó.
Este avance no sólo establece un nuevo punto de referencia para la transmisión inalámbrica, sino que también allana el camino para futuras innovaciones en comunicaciones inalámbricas, prometiendo redes más rápidas y fiables para la era digital".
Fuentes, créditos y referencias:
Zichuan Zhou et al, 938 Gb/s, 5–150 GHz Ultra-Wideband Transmission Over the Air Using Combined Electronic and Photonic-Assisted Signal Generation, Journal of Lightwave Technology (2024). DOI: 10.1109/JLT.2024.3446827