Com o objetivo de implementar a transmissão sem fio de classe terabit para dar suporte à demanda sem fio na década de 2030, a NTT Corporation (NTT) alcançou com sucesso a primeira transmissão sem fio de alta capacidade de multiplexação de momento angular orbital (OAM) do mundo – a 1,44 Tbit/s – usando uma largura de banda ultralarga de 32 GHz. Como tecnologia inovadora de comunicação sem fio que usa a banda subterahertz (sub-THz), esta conquista permitirá o acesso sem fio a grandes quantidades de informações a uma taxa de transferência de dados superior a 1 Tbit/s. Este conquista foi realizada usando a banda sub-THz dentro da faixa de 135 GHz a 170 GHz e é uma tecnologia de comunicação sem fio inovadora que permite o acesso sem fio a uma enorme quantidade de informações superiores a 1 Tbit/s. Como um elemento-chave da Rede óptica e sem fio inovadora (IOWN), que pretendemos implementar com nossos parceiros internacionais, é uma extensão da rede de comunicação de alta capacidade e infraestrutura de processamento de informações centrada na luz para redes sem fio, incluindo 6G.
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Figura 1: Image of OAM-multiplexing transmission technology and trends in high-capacity wireless transmission (Graphic: Business Wire)
Com o objetivo de oferecer suporte à rede de alta capacidade e infraestrutura de processamento de informações da IOWN e 6G e se preparar para a crescente demanda futura por comunicações sem fio, a NTT está envolvida em pesquisa e desenvolvimento com o objetivo de alcançar a transmissão sem fio de classe terabit. Para aumentar a capacidade das comunicações sem fio, a NTT está aumentando a ordem de multiplexação espacial aplicando um novo princípio que utiliza ondas de rádio com momento angular orbital (Figura 1) para aumentar a capacidade de transmissão sem fio e que utiliza a banda subterahertz (sub-THz) para aumentar a largura de banda de transmissão.
A abordagem adotada pela NTT é usar um circuito analógico chamado “matriz de Butler” para aumentar a ordem de multiplexação espacial por meio da multiplexação de múltiplas ondas OAM. Esta abordagem reduz a enorme quantidade de processamento de sinal digital necessária para eliminar a interferência entre fluxos de dados multiplexados em comunicações de alta capacidade superiores a um terabit.
Nesta investigação, a NTT promoveu a pesquisa e o desenvolvimento de tecnologia de guia de ondas de banda sub-THz e conseguiu desenvolver uma matriz de Butler integrada à antena que opera com uma ampla largura de banda e baixa perda. A matriz Butler integrada à antena foi projetada para gerar e separar simultaneamente oito ondas OAM diferentes em uma largura de banda muito ampla, ou seja, 135 a 170 GHz, que pode ser usada para multiplexar e transmitir oito sinais de dados. Além disso, ao realizar a transmissão de multiplexação OAM com duas polarizações diferentes, é possível multiplexar e transmitir o dobro de sinais de dados simultaneamente sem que eles interfiram. Foram executados testes de transmissão usando a matriz Butler integrada à antena e o resultado alcançado foi a primeira transmissão sem fio de grande capacidade bem-sucedida do mundo, totalizando 1,44 Tbit/s nas bandas sub-THz de 135,5 a 151,5 GHz e 152,5 a 168,5 GHz (Figura 2). Esta capacidade de transmissão é equivalente à velocidade de transmissão simultânea de cerca de 35 mil vídeos 4K de ultra-alta definição (cerca de 40 Mbit/s) que podem ser disponibilizados nos sites atuais de vídeo. Esta velocidade permite a transmissão simultânea de 140 ou mais vídeos 4K não compactados (a cerca de 10 Gbit/s) para aplicativos que exigem latência ultrabaixa.
A expectativa é de que esta tecnologia permita (i) transmissão sem fio de banda larga e de alta velocidade comparável aos sistemas de transmissão óptica e (ii) conexão contínua entre sistemas de transmissão sem fio e ópticos sem a necessidade de um sistema complexo de processamento de sinal digital para multiplexação espacial, uma vez que o circuito analógico (ou seja, a matriz de Butler) lida com a multiplexação de ondas OAM. O próximo passo deste desenvolvimento é realizar demonstrações em distâncias maiores (superiores a 100 metros) enquanto vislumbra várias aplicações desta tecnologia no mundo real, incluindo backhaul/fronthaul sem fio entre estações base e transmissão de retransmissão (Figura 3). Esperamos que o eventual desenvolvimento desta tecnologia apoie a criação e disseminação de vários serviços futuros, como RV/RA (realidade virtual/realidade aumentada), transmissão de vídeo em alta definição, carros conectados e telemedicina, como tecnologia inovadora de comunicação sem fio na era IOWN e 6G.
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