As frequências sem fio que usamos para enviar e receber dados estão cada vez mais congestionadas. Na verdade, com um número cada vez maior de dispositivos IoT (Internet das Coisas) em nossa casa – desde alto-falantes e câmeras inteligentes até campainhas e luzes – estamos gradualmente ficando sem largura de banda para usar.
Mas tudo isto pode estar prestes a mudar, agora que os cientistas demonstraram que uma gama de frequências completamente diferente – terahertz – poderá em breve desempenhar um papel significativo no futuro da tecnologia sem fios.
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Terahertz tem frequência cerca de 100 vezes maior do que as microondas usadas por dispositivos Bluetooth e Wi-Fi. Como tal, eles têm comprimentos de onda mais curtos e maior capacidade de largura de banda para transmissão de dados. No entanto, seu comprimento de onda mais curto também significa que eles não podem passar por objetos como as típicas ondas portadoras sem fio. Por esta razão, sempre se pensou que seriam redundantes em aplicações domésticas, onde raramente há uma linha de visão clara entre um roteador e seus dispositivos sem fio conectados.
No entanto, pesquisadores da Brown University, cujo trabalho é publicado em APL Fotônicada AIP Publishing, demonstraram a viabilidade do uso de ondas portadoras terahertz para transmissão de dados em uma ampla gama de ambientes, incluindo aplicações “sem linha de visão”.
Daniel Mittleman, que liderou o estudo, e seu grupo de pesquisadores colocaram um receptor em torno de vários objetos internos e externos, e quando um sinal terahertz foi apontado diretamente para o receptor, ele foi facilmente detectado. Onde a linha de visão não fosse possível, o sinal também poderia ser refletido em objetos para obter a detecção. Na verdade, numa experiência específica, o sinal foi reflectido em duas secções distintas de uma parede (ver diagrama) antes de ser eventualmente detectado por um receptor.
Esquerda: Um diagrama do link sem fio terahertz que incorpora dois rebatimentos nas paredes, de modo que não haja caminho de linha de visão do transmissor ao receptor. À direita: uma foto em close do equipamento transmissor usado nos experimentos. Crédito: Dan Mittelman
“Não somos o primeiro grupo a estudar a viabilidade de links sem fio THz, tanto internos quanto externos, mas existem poucos estudos abrangentes”, explicou Mittleman. Muitos pesquisadores da área acreditam que ligações que dependem de caminhos indiretos ou sem linha de visão são impossíveis. “Nosso trabalho mostra que este não é necessariamente o caso”, disse ele
Apesar da descoberta de Mittelman, perguntei-me como é que este tipo de ondas portadoras poderia alguma vez ser implementadas na prática num ambiente doméstico, considerando que são facilmente bloqueadas por objectos físicos como paredes, portas, pessoas e até animais de estimação.
“Não creio que alguém esteja imaginando que seria usado da mesma forma que usamos agora as redes 4G, que operam em frequências muito mais baixas (onde a penetração através das paredes é viável), disse Mittelman à Jugo Mobile. “Nessas altas frequências acima de 100 GHz, as paredes são opacas, então você nunca planejaria distribuir sinais através das paredes.
“Imagine que um sinal de transmissão de TV de alta definição pudesse ser entregue em sua casa por fibra óptica e depois conectado do terminal de fibra a uma TV próxima por um sinal sem fio terahertz.” Daniel Mittelman
“Em vez disso, deveríamos imaginar que os sinais terahertz seriam distribuídos em uma sala de uma rede local, onde não há paredes para bloquear os sinais. Você poderia conectar essa LAN ao mundo exterior por meio de fibra óptica ou por meio de sinais sem fio 4G ou 5G… É claro que toda essa ideia cai por terra se os links da LAN forem tão frágeis que possam ser bloqueados toda vez que alguém passar. Portanto, a possibilidade de usar links sem linha de visão em uma sala é muito importante.”
A descoberta de que terahertz pode ser refletido, então, poderia ser a diferença entre a tecnologia funcionar e não funcionar em um ambiente doméstico, porque permitiria usar paredes e até mesmo o teto para refletir sinais e minimizar o risco de serem interrompidos. .
“Como exemplo ilustrativo, você pode imaginar que um sinal de transmissão de TV de alta definição poderia ser entregue em sua casa por fibra óptica e, em seguida, conectado do terminal de fibra a uma TV próxima por um sinal sem fio terahertz”, continuou Mittelman.
As ondas terahertz são seguras?
Devido à sua frequência mais elevada, as ondas terahertz transportam mais energia de fotões do que as microondas, o que levou a questões sobre a sua segurança. No entanto, com relação aos poderes usados em dispositivos sem fio, Mittelman acredita que eles são perfeitamente seguros.
“Não há mais motivos para acreditar que haja preocupações de segurança com a radiação terahertz do que com a radiação de micro-ondas do seu telefone celular”, ele me diz. “Na verdade, pode-se argumentar que o terahertz deveria ser mais seguro do que as microondas em níveis de exposição comparáveis, porque a profundidade de penetração no tecido vivo é menor em frequências mais altas.”
“Tanto quanto se sabe, a interação dos sinais terahertz com meios aquosos (ou seja, tecidos vivos) não é diferente da interação das microondas com os mesmos meios – energia suficiente causa aquecimento, e aquecimento suficiente pode ser ruim. Se você basear suas conclusões nos melhores dados disponíveis no momento, então isso é tudo com que se preocupar.”
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Quando poderemos ver essa nova tecnologia sendo lançada?
Para ser honesto, ainda estou um pouco cético quanto à perspectiva de ver essa nova tecnologia sem fio em nossas casas em breve, mas Mittelman está mais otimista.
“Estamos prestes a ver uma nova geração de tecnologia sem fio lançada no hemisfério ocidental (o 5G chegará nos próximos um ou dois anos)”, ele me diz. A história das tecnologias sem fios ensinou-nos que a capacidade de uma nova geração sem fios dura cerca de oito anos antes de ficar saturada e necessita de ser substituída ou complementada. Esse foi o prazo para 3G e 4G, e é provável que também seja o caso para 5G.”
“Acho que ficaremos muito felizes com as novas tecnologias 5G por um tempo, mas depois a demanda crescerá cada vez mais e começaremos a sentir a necessidade de algo que possa ser chamado de 6G, daqui a cerca de dez anos. agora. Acredito que precisamos de fazer agora a investigação fundamental necessária, a fim de tornar esse futuro possível quando dele precisarmos. Espero que seja isso que aconteça, de qualquer maneira.”