- Der Transceiver erreicht 15 GB/s und übertrifft damit die Bandbreite bestehender drahtloser Verbrauchersysteme bei weitem
- Die analoge Signalverarbeitung reduziert den Energieverbrauch drastisch und sorgt gleichzeitig für extreme Datenraten
- Drei synchronisierte Untersender ersetzen herkömmliche DACs und verbrauchen nur 230 Milliwatt
Ein neuer drahtloser Transceiver hat Datenraten erreicht, die unter praktischen Betriebsbedingungen die von aktuellen drahtlosen Verbrauchersystemen übertreffen.
Forscher der University of California, Irvine, haben gemeldet Ein drahtloser Transceiver, der im 140-GHz-Bereich arbeitet und Daten mit etwa 120 Gbit/s übertragen kann.
Diese Übertragungsrate entspricht etwa 15 GB/s und liegt weit über den aktuellen WLAN-Grenzwerten für Verbraucher.
Datengeschwindigkeiten über herkömmliche Grenzen hinaus steigern
Wi-Fi 7 ist theoretisch auf etwa 3,75 GB/s (30 Gbit/s) begrenzt, während 5G mmWave etwa 0,625 GB/s (5 Gbit/s) erreicht.
Damit liegt die Leistung des neuen Transceivers mit 15 GB/s (120 Gbit/s) etwa 300 % höher als bei Wi-Fi 7 und etwa 2300 % höher als bei 5G mmWave.
Ein zentrales Problem, mit dem sich die Forscher befassen, ist der hohe Strombedarf, der mit Digital-Analog-Wandlern verbunden ist, die in herkömmlichen Sendern verwendet werden.
Bei extrem hohen Frequenzen werden diese Komponenten komplex, ineffizient und für mobile Geräte schwer zu skalieren.
Das Team beschreibt diese Einschränkung als einen DAC-Engpass, der weitere Geschwindigkeitssteigerungen einschränkt.
Ihr alternatives Design ersetzt einen einzelnen Hochgeschwindigkeitskonverter durch drei synchronisierte Untersender, die zusammenarbeiten und dabei nur 230 mW verbrauchen.
Ein Digitalkonverter mit einem ähnlichen Durchsatz würde mehrere Watt verbrauchen, was ihn für batteriebetriebene Hardware unpraktisch macht.
Bei herkömmlichen Methoden könnte die Akkulaufzeit von Geräten der nächsten Generation auf wenige Minuten sinken.
Anstatt mehr Rechenleistung in digitale Schaltkreise zu stecken, führt das System wichtige Signaloperationen im analogen Bereich durch.
Dieser Ansatz reduziert den Energieverbrauch und unterstützt dennoch sehr hohe Datenraten. Die Zukunft könnte analoge Methoden bevorzugen, zumindest in dem Sinne, dass analoge Berechnungen eine praktische Lösung bieten.
Dieser Transceiver ist als einzelner integrierter Chip und nicht als Ansammlung diskreter Komponenten konzipiert.
Der Chip wird auf Silizium unter Verwendung eines 22-nm-Prozesses mit vollständig verarmtem Silizium auf Isolator hergestellt, wodurch die mit Spitzenknoten verbundene Fertigungskomplexität vermieden wird.
Dieser Ansatz ist einfacher als die von TSMC verwendeten 2-nm- oder 18A-Knoten Samsung.
Es verringert die Herstellungsschwierigkeiten und kann die Produktion in großem Maßstab im Vergleich zu experimentellen Technologien, die an kleinste Geometrien gebunden sind, erleichtern.
Die gemeldeten Geschwindigkeiten nähern sich denen von Glasfaserverbindungen an, die üblicherweise eingesetzt werden RechenzentrenDies eröffnet die Möglichkeit eines drahtlosen Ersatzes für kurze Entfernungen für umfangreiche Verkabelungen.
Eine geringere Verkabelung könnte die Installationskosten senken und die Flexibilität bei dichter Packung verbessern Server Umgebungen.
Allerdings setzt die Physik immer noch Grenzen. Aktuelle 5G-Millimeterwellensysteme, die bis zu 71 GHz erreichen können, leiden bereits unter kurzen Übertragungsreichweiten von etwa 300 Metern.
Der Betrieb mit noch höheren Frequenzen dürfte die Abdeckung weiter verringern, so dass ein großflächiger Einsatz eine dichte Infrastruktur und eine sorgfältige Planung erfordern würde.
Diese Demonstration zeigt, was technisch erreichbar ist, die praktische Umsetzung hängt jedoch von der Reichweitenerweiterung, dem Interferenzmanagement und der Integration in bestehende Netzwerke ab.
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