Nel campo dell’innovazione tecnologica, la ricerca continua a spingere i confini di ciò che è possibile, soprattutto nel settore delle comunicazioni cellulari. Recentemente, un gruppo di ricercatori ha pubblicato uno studio il 30 marzo sulla rivista Nature’s Communications Engineering, che potrebbe rivoluzionare il modo in cui i dati vengono trasmessi attraverso le reti wireless, aprendo la strada alla realizzazione delle reti 6G.
Il 5G, attualmente lo standard più avanzato per le comunicazioni cellulari, opera principalmente in bande al di sotto dei 6 gigahertz (GHz) nello spettro elettromagnetico. Tuttavia, il futuro 6G si prevede opererà in bande sub-terahertz (THz) tra 100 GHz e 300 GHz, e in bande THz, appena sotto l’infrarosso. Queste frequenze, essendo più vicine alla luce visibile, sono più suscettibili di essere bloccate da oggetti fisici, il che rappresenta una sfida significativa, poiché i segnali ad alta frequenza richiedono una linea visiva diretta tra trasmettitore e ricevitore.
L’innovazione principale descritta nello studio è lo sviluppo di un trasmettitore capace di aggiustare dinamicamente le onde necessarie per supportare i segnali del futuro 6G. Questo dispositivo utilizza configurazioni speciali di onde elettromagnetiche che possono curvare o deviare da un lato mentre si muovono attraverso lo spazio, superando così gli ostacoli come gli edifici.
Edward Knightly, coautore dello studio e professore di ingegneria elettrica e informatica alla Rice University, ha dichiarato che questo rappresenta il primo collegamento dati curvo al mondo, un traguardo fondamentale per realizzare la visione del 6G di alta velocità e alta affidabilità. I fotoni, o particelle di luce, che compongono la radiazione THz in questa regione dello spettro elettromagnetico, viaggiano generalmente in linee rette a meno che lo spazio e il tempo non siano distorti da forze gravitazionali massicce, come quelle esercitate dai buchi neri. Tuttavia, i ricercatori hanno scoperto che i fasci di luce auto-acceleranti, dimostrati per la prima volta in ricerche del 2007, possono effettivamente curvarsi.
Attraverso la progettazione di trasmettitori con schemi che manipolano la forza, l’intensità e il tempismo dei segnali portanti dati, i ricercatori sono riusciti a creare onde che lavorano insieme per mantenere un segnale intatto anche se il suo percorso verso un ricevitore è parzialmente bloccato. Hanno scoperto che un fascio di luce può essere formato in modo da adattarsi a qualsiasi oggetto sul suo cammino, spostando i dati verso un modello non bloccato. Quindi, mentre i fotoni viaggiano ancora in linea retta, il segnale THz si curva efficacemente attorno a un oggetto.
Questa ricerca non solo sposta i limiti di ciò che le tecnologie esistenti possono fare ma apre anche nuove possibilità per le reti 6G del futuro. Attualmente, le onde millimetriche del 5G (mmWave) offrono la larghezza di banda di rete più veloce occupando le frequenze radio più alte del 5G tra 24GHz e 100GHz dello spettro elettromagnetico per fornire velocità massime di download teoriche da 10 a 50 gigabit al secondo. I raggi THz si collocano sopra mmWave in una frequenza tra 100 GHz e 10.000 GHz (10 THz), necessaria per trasferire dati a una velocità di un terabit al secondo, quasi 5.000 volte più veloce delle velocità medie del 5G negli Stati Uniti.
Daniel Mittleman, professore alla Scuola di Ingegneria di Brown, ha sottolineato l’importanza di avere più dati al secondo, il che richiede più larghezza di banda, una risorsa che semplicemente non esiste utilizzando le bande di frequenza convenzionali. Tuttavia, a causa delle alte frequenze in cui operano, sia i segnali mmWave del 5G che quelli futuri del 6G necessitano di una linea visiva diretta tra un trasmettitore e un ricevitore. Ma consegnando praticamente un segnale su una traiettoria curva, le future reti 6G non avrebbero bisogno che gli edifici siano ricoperti di ricevitori e trasmettitori.