Pesquisadores da Universidade de Toronto, no Canadá, desenvolveram refletores feitos de metamateriais que prometem dobrar a capacidade das redes de internet sem fio já existentes. Esses dispositivos canalizam a luz, permitindo que uma quantidade maior de informações seja transmitida em uma única frequência.
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O metamaterial utilizado pela equipe possui células unitárias repetitivas com cerca de 20 mm de diâmetro, formando uma metassuperfície para as micro-ondas usadas no transporte de sinais de telefonia celular. Essa superfície homogênea refletora exibe uma propriedade física recém-descoberta conhecida como não reciprocidade.
“Quando você está dirigindo e olha pelo espelho retrovisor, vê o motorista atrás de você. Esse motorista também pode ver você porque a luz reflete no espelho e segue o mesmo caminho para trás. Em um sistema de não reciprocidade, o ângulo incidente e o ângulo refletido não são iguais, ou seja, o caminho de volta para a onda é diferente”, explica o professor de engenharia elétrica George Eleftheriades, coautor do estudo.
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Full-duplex
As redes 5G atuais possuem apenas links “half-duplex”, usando sinais de frequência ligeiramente diferentes, ou a mesma frequência com um pequeno atraso para evitar interferências na comunicação. Com a arquitetura “full-duplex” desenvolvida na Universidade de Toronto é possível falar e ouvir utilizando o mesmo canal simultaneamente.
Esquema de funcionamento da metassuperfície (Imagem: Reprodução/University of Toronto)
“No dia a dia, as micro-ondas emitidas por uma torre chegam ao modem e depois voltam para a estação de telecomunicações. É por isso que, quando você conversa no celular, não é possível falar e ouvir no mesmo canal. Se isso acontecesse, os sinais interfeririam e você não conseguiria separar sua voz da fala da outra pessoa”, acrescenta Eleftheriades.
Ao contrário de outras tecnologias parecidas, essa nova abordagem direciona e amplifica os feixes de entrada, separando espacialmente os caminhos para frente e para trás dentro de uma mesma frequência. Essa característica única consegue dobrar facilmente a capacidade de transmissão de todo o sistema.
Sem ímãs
Radares militares de última geração possuem a funcionalidade full-duplex para transmissão e recepção de informações sigilosas, mas essa tecnologia requer estruturas volumosas e caras, utilizando materiais de ferrite e ímãs com polarização poderosa para manipular o feixe de entrada.
Sistema de transmissão e recepção de dados full-duplex (Imagem: Reprodução/University of Toronto)
O novo dispositivo desenvolvido pelos pesquisadores não precisa de ímãs ou ferrites para funcionar, tudo é feito utilizando placas comuns de circuito impresso e componentes eletrônicos de silício, como transistores e outras peças de uso comercial para transmitir e receber dados.
“Ao desacoplar espacialmente os caminhos de recepção e transmissão, podemos criar verdadeiros sistemas full-duplex que podem suportar uma comunicação bidirecional ao mesmo tempo e na mesma frequência. Isso permitirá o desenvolvimento de redes sem fio mais rápidas e eficientes, com aplicações para automação industrial, 5G e internet das coisas”, encerra o estudante de engenharia Sajjad Taravati, coautor do estudo.
Fonte: University of Toronto
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