Technologie nieuws

Uitbreiding van bekabelde telecommunicatienetwerken vergt hoge investeringskosten, zowel in grootstedelijke als landelijke gebieden. Breedband dataoverdracht met gerichte radiogolfsignalen kunnen helpen strategische knooppunten van rivieren, autosnelwegen of beschermde natuurgebieden te overbruggen en uitbreiding van het netwerk economischer maken. In een nieuw proces werd een draadloze dataoverdracht met 100 Gb/s mogelijk gemaakt, een wereldrecord.

Bij hun recordpoging hebben de wetenschappers in het laboratorium data met een snelheid van 100 Gb/s en een frequentie van 237,5 GHz over een afstand van 20 m verstuurd. In het kader van het project ‘Millilink’ hadden ze bij eerdere experimenten al 40 Gb/s en transmissie-afstanden van een kilometer in de openlucht gehaald.

Op de zender gebruikten de wetenschappers nu specifiek een fotonisch proces voor het opwekken van de radiosignalen. Na de radio-uitzending werden bij de ontvanger volledig geïntegreerde elektronische schakelingen gebruikt.

Doel van het project was de integratie van draadloze links en draadloze communicatie in breedband optische communicatienetwerken vooral in de landelijke omgeving met snelle internettoegang te bedienen. Mogelijke andere toepassingen zijn Indoor Wireless Local Area Networks (WLAN), Wireless Personal Area Networks (WPAN) en de intramachine- en Board-to-Board-communicatie.

Naadloze integratie
In het project stond naadloze integratie van een breedband radiolink in vezeloptische systemen centraal. Aan het project werd deelgenomen door het Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik (IAF), het Karlsruher Institut für Technologie (KIT) en de industrie partners Siemens, antennefabrikant Kathrein en Radiometer Physics (fabrikant van radiografische apparatuur) deel.

Vooral voor de landelijke omgeving biedt de technologie een goedkoper en flexibeler alternatief dan glasvezelnetwerken, waarvan de uitbreiding vaak niet economisch is. Bovendien voorzien ze thuistoepassingen. Met een gegevenssnelheid van 100 Gb/s zal men bijvoorbeeld in slechts twee seconden de hele inhoud van een Blue-Ray disk of van vijf Dvd’s met radiosignalen tussen twee apparaten kunnen overdragen.

Bij de experimenten werden de nieuwste fotonische en elektronische technologieën met elkaar gecombineerd. Eerst werden de radiosignalen met behulp van een optisch proces opgewekt. Daarbij werden meerdere bits in zogenaamde datasymbolen samengevat en gelijktijdig overgestuurd. De radiosignalen werden met actieve geïntegreerde elektronische schakelingen opgevangen.

Zender
De zender wekte de radiosignalen op met behulp van een zogenaamde ultra breedband fotonenmixer van de Japanse firma NTT-NEL. Hierbij worden twee optische lasersignalen met een verschillende frequentie overgebracht op een fotodiode. Er ontstaat een elektrisch signaal, met als frequentie het verschil tussen beide optische signalen, in dit geval 237,5 GHz. Het hoogfrequente elektrische signaal wordt daarop via een antenne uitgezonden.

Een groot voordeel van het fotonische proces is, dat daarmee datastromen uit de vezeloptische systemen direct kunnen worden omgezet in hoogfrequente radiosignalen. Dit vereenvoudigt de integratie van radiografische hoge bitsnelheden in glasvezelnetwerken. In tegenstelling tot bij een zuiver elektronische zender vervalt de omweg via een elektronische schakeling.

Door de grotere bandbreedte en de goede lineaire eigenschappen van de fotonenmixer is het proces bovendien geschikt om hoogwaardige modulatievormen met meerdere amplitudetoestanden te versturen. Dat is een must in toekomstige vezel optische systemen.

Ontvanger
Voor het ontvangen van de radiosignalen is men nog steeds aangewezen op elektronische schakelingen. In het experiment werd een halfgeleider chip gebruikt, die werd geproduceerd door Fraunhofer-IAF.

De halfgeleidertechnologie is gebaseerd op transistoren met een hoge beweeglijkheid van de ladingdragers (high electron mobility transistor, HEMT). Deze maken het mogelijk om actieve breedband ontvangers voor de frequentiegebieden tussen 200 GHz en 280 GHz met compacte, geïntegreerde schakelingen op een chipgrootte van een paar vierkante millimeter te realiseren.

De ontvangerchip is bovendien geschikt voor hoogwaardige modulatievormen, wat een bittransparante integratie van de radiolink in moderne glasvezelnetwerken mogelijk maakt.

Antennes
De grote afstanden voor de verzending werden met Millilink tot nu toe nog met conventionele antennes mogelijk gemaakt. Deze kunnen in de toekomstige compacte systemen voor gebruik binnenshuis worden vervangen door volledig geïntegreerde miniatuur antenneconcepten.

Maar ook bij deze datasnelheid bestaat nog de mogelijkheid voor een toename van gegevenssnelheid. Door optische en elektrische multiplexprocessen (een gelijktijdige overdracht van meerdere verschillende datastromen) en door het gebruik van meer zend- en ontvangantennes zouden datasnelheid nog verveelvoudigd kunnen worden. Daarmee komen de radiosystemen met een gegevenssnelheid van 1 Tb/s (Terabyte per seconde).

x
Mis niet langer het laatste nieuws

Schrijf u nu in voor onze nieuwsbrief.

Inschrijven