Wetenschappers realiseren draadloze dataverbinding van 32Gbit/s

Wetenschappers van de University of Southern California hebben een dataverbinding tot stand gebracht die loopt via radiogolven en een snelheid van 32Gbit/s behaalt. Het is volgens de onderzoekers een van de snelste verbindingen die ooit zijn bereikt via radiogolven.

Het onderzoek werd geleid door Alan Willner, hoogleraar elektrotechniek aan de USC. Hij was met zijn team in staat om via radiogolven een dataverbinding van 32Gbit/s tot stand te brengen. Het experiment vond plaats in een kelder, zonder obstakels en over een afstand van 2,5 meter. De snelheid is volgens de onderzoekers op een dergelijke wijze nog maar zelden behaald en hij geeft als voorbeeld dat het genoeg is om meer dan tien hd-films van 1,5 uur in een seconde te verzenden.

Voor het experiment werden vier radiostralen met elkaar verbonden en 'gedraaid'. Elke straal bevatte een eigen lading informatie. Een 'spiral phase plate' transformeerde elke straal vervolgens in een unieke spiraalvorm, vergelijkbaar met die van dna. Aan het eind van de verbinding ontwarde een ontvanger de stromen en decodeerde deze weer in bruikbare informatie.

Het is overigens bij lange na niet de hoogste draadloze verbindingssnelheid die ooit is behaald. Willner stond in 2012 al aan het hoofd van een team dat met een vergelijkbaar concept data verzond via lichtstralen. Er werden toen snelheden behaald van ongeveer 2,56Tbit/s. Het voordeel van radiogolven is volgens Willner dat ze breder en robuuster zijn, en daardoor minder kwetsbaar voor obstakels en andere interrupties.

Willner en zijn collega's beschrijven het onderzoek in het meest recente nummer van Nature Communications.

Reacties (48)

[sigmundfreund]

Hoe wordt deze 'data' dan opgeslagen/gemeten? Dat vroeg ik me altijd al af bij deze snelheidsclaims, want dat gaat niet naar een SSD oid neem ik aan.

[sprankel]

De denkfout die je maakt is dat je ervan uitgaat dat men effectief gewone data (als in pakweg een film) verzend.
Als het puur is om aan te tonen hoe snel iets kan versturen hoeft de data zelf niet iets te betekenen.

Je kan dus gaan zeggen ik verstuur 0101001 en ik herhaal dit tot in het oneidige => het enige wat de ontvanger moet doen is kijken of hij effectief 0101001 ontvangt (anders is er een fout in de data). Als je dit in een lus zet hoef je enkel te kijken hoe snel je 0101001 achter elkaar binnen komt om je snelheid te weten.

Die data kan simpelweg worden gegenereerd en geverifieerd. Maar ze hoeft niet opgeslagen noch gelezen te worden. Nadat de ontvanger een blok binnen krijgt van 0101001 is het enigste wat hij moet onthouden dat het blok binnen is gehaald en dus simpelweg een getal bijhouden van hoeveel keer hij succesvol 0101001 binnen gekregen heeft.

Om je een idee te geven, op een wifi verbinding ontvang je in principe alle berichten vanuit de ether. Versleutelde berichten van andere wifi verbindingen worden ontvangen maar meteen gedropt (kan je niets mee doen, je hebt geen sleutel). Niet versleutelde berichten of berichten verzonden binnen het versleutelde wifi netwerk van jezelf worden uiteraard ook ontvangen maar dan word gekeken of het bericht wel voor jou PC is bedoeld. Indien niet dropt je netwerkkaart het bericht anders geeft hij het door naar het OS.

Maw ook al ben jij niets aan het doen, het kan goed zijn dat jou wifi verbinding volluit info aan het ontvangen is maar jij merkt er niets van omdat het meteen gedropt word. Het os krijgt deze info standaard ook niet door (je zal bij het aantal ontvangen packets niet de gedropte zien)
Met speciale software kan je er echter voor zorgen dat de netwerkkaart die berichten niet dropt en ze toch doorstuurt maar dat valt onder grijze zone naar wettelijkheid toe. (packet sniffing noemen we dat dan)

[Verwijderd]

Maw ook al ben jij niets aan het doen, het kan goed zijn dat jou wifi verbinding volluit info aan het ontvangen is maar jij merkt er niets van omdat het meteen gedropt word.

Hmm, dat lijkt me niet handig, dan gaan de batterijen van je mobiele telefoon veel te snel leeg natuurlijk. Het zou handiger zijn om alleen naar de header te kijken en op basis daarvan te beslissen of je de rest van het bericht leest (bijvoorbeeld).

[Engineer]

Dan zou je na iedere packet header die niet voor jou is bedoelt, de hele radio chip moeten afschakelen. Waarna je vervolgens ook niet weet op welk moment (enkele miliseconden later) de volgende packet begint. En al zou je dat wel weten dan is je radio chip meer bezig met af en aan schakelen dan data ontvangen, waardoor een 65k inbel modem nog sneller gaat zijn

[Verwijderd]

Afschakelen hoeft helemaal niet inefficient te zijn. Transistoren consumeren alleen als ze schakelen, dus onderbreek het kloksignaal tijdelijk en het gedeelte van de chip waar je dat doet staat nagenoeg "uit".

[sprankel]

Hij hoef enkel maar te luisteren wat nauwelijks energie kost. Het is het verzenden van een signaal wat je batterij leeg trekt.
Ook niet vergeten dat verschillende berichten door elkaar lopen, de wifi van je gebuur gaat niet zitten wachten tot jouw wifi gedaan heeft met uitzenden. (wat dan uiteraard weer tot storing leid)
Overigens kijkt de netwerkkaart standaard altijd enkel naar de header en beslist daarmee wat hij ermee gaat doen.
Om jouw idee te doen slagen moet je op voorhand al weten wanneer het volgende bericht bedoeld voor jou komt, anders ga je packets missen.

[sigmundfreund]

Goede uitleg! Voor mij was inderdaad de onbekende in dit (en alle andere snelheidsgebaseerde records) de data.

[The Underminer]

"alle berichten vanuit de ether" is wat ongenuanceerd. binnen de 2.4 ghz band staat de radio ook nog getuned op 1 van de +/- 13 kanalen

[sprankel]

Die kanalen zijn overlappend en hebben puur als functie minder storing te veroorzaken als meederde Wifi verbindingen tegelijk bezig zijn.

Echter is het niet zo dat je Wifi verbinding getuned word, hij luistert van kanaal 1 tot 13. Als er echter 2 verbindingen tegelijk aan het spreken zijn is het duidelijker als ze op een zo ver gescheiden mogelijk gescheiden kanaal zitten. Je mag het niet zien als echt verschillende freqenties.

Bekijk het zo, je hebt 2 mensen die aan het spreken zijn en je wilt maar 1 volgen. Als de ene een hoge piepstem stem heeft (kanaal 1) en de ander een diepe zware stem (kanaal 13) is het eenvoudiger om ze uit elkaar te houden. Maar je hoort ze wel beide. Zet 2 hoge piepstemmen bij elkaar (kanaal 1) en dan word het meteen een pak lastiger.

[GlowMouse]

Goede vraag, in het artikel staat hierover:

For detection, we use an 80Gsample/s real-time oscilloscope (Agilent DSA-X 93204A), whose real time analog bandwidth of 32GHz is wide enough to faithfully capture the millimeter-wave waveform received by the antenna. Finally, the recorded signal (2x106 sampled points corresponding to 2x105 bits for 1Gbaud/s 16-QAM signal) is processed offline to recover the 16-QAM signal and calculate the BER [bit error rate].

Het signaal wordt dus opgenomen, en pas achteraf geanalyseerd.

[Reactie gewijzigd door GlowMouse op 24 juli 2024 08:48]

[Martijn.C.V]

Dit bevind zich in een lab, een omgeving helemaal ingericht voor deze specifieke test, de hardware zal daar aan meedoen. Het zou ook prima kunnen dat ze het eerst naar flashgeheugen/RAM werken voordat het op de schijf eindigt. Ze gebruiken hier niet zomaar consumentenhardware.

In dit artikel staat dat ze vier bronnen samenvoegen welke tot de 32 Gbit/s komen, welke aan het andere eind weer uit elkaar worden gehaald tot vier losse verwerkbare stromen, oftewel (even makkelijk genomen) 25% van deze snelheid per apparaat om te bewerken.

[Reactie gewijzigd door Martijn.C.V op 24 juli 2024 08:48]

[jordy2811]

Nee dat haalt geen enkele SSD. Aannemelijker lijkt het me dat de data geschreven wordt naar RAM. Bovendien vraag ik me af of alle data die verstuurd is opgeslagen dient te worden, wellicht kan er realtime worden gecontroleerd of de data nog integer is. Er is dan slechts een kleine hoeveelheid zeer snelle opslag nodig.

Ook aan de verzendkant hoeft geen grote hoeveelheid data opgeslagen te staan, als de data realtime gegenereerd kan worden, of een opgeslagen stuk data steeds herhaald kan worden is ook dat probleem gepasseerd.

[Reactie gewijzigd door jordy2811 op 24 juli 2024 08:48]

[blorf]

Dat vind ik enigzins lijken op compressie op een analoog signaal. Tenminste, als alle 4 de bronnen na het uit elkaar halen meer dan 100% data lijken te transporteren. Maar zou dat dan niet de kop moeten zijn? Of bestond die technologie al en doen we het nu enkel met kwantiteit? (wat altijd wint als je er maar genoeg geld tegenaan gooit)
M.a.w. wat is er nou bereikt? Is transport van data over de ether efficienter gemaakt door de apparatuur bij het onderzoek, is er een nieuwe betere compressiemethode bedacht of is er enkel een poging gedaan een zo breed mogelijk kanaal te creeeren door radio-banden te combineren?

[MAX3400]

Welke SSD heeft 4GB/s random write? Ik ken er weinig/geen dus je zal echt een flinke controller en schijvenkabinet moeten hebben om deze hoeveelheid data realtime te verwerken.

[Martijn.C.V]

Helemaal gelijk, heb het stuk weggehaald, rekende even verkeerd.

[Janssuh!]

Het zijn natuurlijk 4 stromingen.. 1 GB/s per kanaal is voldoende. Denk aan 8 (verzendende cluster van 4 en een ontvangend cluster van 4) machines met een 10 Gbit interface en een 256+ GB Ramdrive. De communicatie tussen deze omgevingen is juist het spannendste van deze hele test.

[Adion]

4 stromen van 8 Gbit/s is helemaal niet zo bijzonder hoor, naar mijn beeldscherm gaat elke seconde al 7,3 Gbit/s (3200x1600x24bppx60Hz)
2 pc's die elk 2 QHD monitors lossless willen aansturen hebben dus al behoefte aan deze bandbreedte. (of zelfs maar 1 monitor voor 120Hz of 3D)

[BazB]

Zoiets komt in de buurt.

[Verwijderd]

Kom op jongens consumenten hardware vergelijken met lap apparatuur?

Jullie denken toch niet dat ze dit proberen met echt een dvd je over te schieten?

Nee hier.worden professonele data generators voor gebruikt. En geen ssdtje of iets dergelijks.

[hooibergje]

Ik vermoed dat er een periodiek signaal werd gemaakt, en dat dit aan de andere kant werd gemeten, en dat het dus helemaal geen 'echte' data was, als in een echte file. En dus ook niks wat daadwerkelijk is opgeslagen.

[Verwijderd]

Hoe wordt deze 'data' dan opgeslagen/gemeten? Dat vroeg ik me altijd al af bij deze snelheidsclaims, want dat gaat niet naar een SSD oid neem ik aan.

Wellicht hebben ze slechts een paar K overgezonden, het voorbeeld van de HD films was slechts om een refentiekader te geven, ik denk niet dat ze Godzilla als datafile gebruikt hebben.

[core_dump]

Gewoon op een SAN met voldoende IOPS

[Chveu007]

Volgens mij slaan ze de data niet op, maar meten de onderzoekers de capaciteit van de link.
Het artikel is op 16 september gepubliceerd http://www.nature.com/nco...5876/full/ncomms5876.html en onder hoofdstuk "Link capacity measurement of eight multiplexed OAM channels" staat te lezen hoe de meting is uitgevoerd.

[MAX3400]

10 uur HD-materiaal in 1 seconde? Dat is "maar" 4GB aan materiaal, 400MB/uur oftewel 900Kbps bitrate.

Ik ken weinig HD-materiaal maar het komt "net" in de buurt van 720p-tvrips; een gemiddelde MKV-film op 720p zit tegen de 1700Kbps.

[Mental]

De bewering is nog veel erger, in de bron wordt zelfs gesproken over '10 hour-and-a-half long HD movies', dus 15 uur HD materiaal in 4GB. Kan dus niet en ik denk dat iemand ergens in een rekensom heeft vervmenigvuldigd met 8 ipv gedeeld.

[YStec]

Heh wat?

10 uur aan HD-materiaal is maar 4 GB? Eerder 40 GB, denk ik. En dus 4 GB per uur. Factor 10, dus 9000 Kbps (om precies te zijn: 9102 Kbps).

Edit:
Oh, wacht...
32 Gbps = 4 GBps (= 4000 MB/s). Ik snap je reactie nu beter.

[Reactie gewijzigd door YStec op 24 juli 2024 08:48]

[keejoz]

10 uur HD materiaal in een treffelijke codec. Niet iedereen maakt gebruik van h264 op een belachelijk lage bitrate.

[Rather21]

Ik weet niet wat voor slechte kwaliteit HD materiaal jij download, maar ik zit per uur al ongeveer aan 3 tot 4 gb. Ik gok dat ze vooral Full-HD materiaal met een degelijke bitrate bedoelen en niet lossy HD ready materiaal.

[Verwijderd]

zal wel lekker veel straling bij vrij komen ook...

[ikwilwp8]

Voor je eigen gemoedsrust schroom ik niet het simpele verhaal eens fijn aan je uit te leggen.
Het elektromagnetische spectrum reikt van immense radiogolven met een golflengte van 10 meter, naar licht, met rond de 500nm, en dan kun je nog kleiner, naar het ioniserende deel, vanaf ultraviolet. Alle straling beneden ultraviolet is niet-ioniserende straling. Dat wil zeggen, dat deze straling het DNA niet kan beinvloeden, simpleweg omdat het te 'slap' is.

Dus, waar zit WiFi straling? Nou, tussen zichtbaar licht en de lange radiogolven. Dus, niet ioniserend. Dus, niet kankerverwekkend. Dus niks om je zorgen over hoeven te maken. Licht is een vele male sterkere straling dan WiFi. (Van zonlicht wordt je zelfs warm! Kan je nagaan hoe sterk dat wel niet is!)

[Verwijderd]

Leuk testje voor thuis.
-Neem twee kamerplanten die lang meegaan.
-Plaats een van de twee zo dicht mogelijk bij een wifi accespoint.
-Plaats de andere op een plek waar geen wifi bereik is.
-Probeer op alle twee de plaatsen dezelfde temperatuur/lichthoeveelheid te krijgen.
-Vergelijk de planten na enige tijd.

Heb je toevallig nog twee planten over,
-Plaats twee planten naast elkaar.
-Geef een plant alleen gekookt water van het fornuis.
-geef de andere plant alleen gekookt water uit de magnetron.
-Vergelijk de planten na enige tijd.

[ikwilwp8]

Je hebt je alu hoedje ook op? Deze tests zijn door meerdere mensen en grote websites ontkracht. Desalniettemin, ik zal binnenkort het experiment starten en mijn uitkomsten delen.

[realmadridsi]

Dus waar je nu een uur mee aan het downloaden bent heb je dan in minder dan een seconde en je hebt je broodjes ook nog warm

[MACtweak]

Het lijkt wel of draadloos straks sneller gaat dan bekabeld. Wifi AC is al sneller dan de 1 Gbit bekabelde verbindingen die je nu nog overal vindt. Wanneer wordt 10 Gbit netwerk bekabeld nu eens mainstream en betaalbaar? Waarom duurt dit zo lang?

[Justin013]

DIe stelling durf ik rustig in de prullenbak te gooien: wifi is half-duplex, dat wil dus zeggen dat je maar over de helft van de snelheid kunt beschikken onder ideale omstandigheden. Aangezien de omstandigheden nooit ideaal zullen zijn (wie zet er zijn laptop op de router) zul je waarschijnlijk in de buurt van de 400 megabit kunnen komen.

[Verwijderd]

Het kan al veel rapper:

Scientists in the UK have created the fastest ever real-world internet connection, using commercial-grade fibre optic lines to clock up speeds of 1.4 terabits per second.
(...)
A joint research team from French telecoms company Alcatel-Lucent and BT created the connection using an existing 410km-stretch of fibre optic cable between BT Tower in London and a BT research campus in Suffolk.

Bron
Dat is dus bestaande kabel. Neemt niet weg dat dit soort onderzoek zeer nuttig is. Uiteindelijk komt het in de woonkamer, auto, trein en wellicht zelfs het vliegtuig.

[roland83]

Een goede ontwikkeling. Vooral het idee dat het signaal volgens een spiraalvorm efficienter is, kan wellicht ook bijdragen aan snellere en vooral betrouwbaardere wifi-verbindingen bijvoorbeeld. Nu is wifi vaak nog erg slecht in een huis met veel obstakels.

[RJG-223]

32 Gbit/s = (circa) 3.2 GB/s. Als daarmee meer dan 10 uur aan HD video verstuurd kan worden, dan is dat dus minder dan 320MB per uur HD film.

De techniek is blijkbaar de laatste jaren erg vooruitgegaan, dat het nu mogelijk is een HD-film van twee uur op een een CDtje van 650MB te persen

Als ik het artikel nalees, dan staat er zelfs dat er 10 hele HD-films van 1.5 uur in een seconde verstuurd kunnen worden... 15 uur HD dus.

[mae-t.net]

Het interessantste deel mis ik helaas, namelijk op welke frequentie gewerkt is.

[Pwuts]

10 HD-films van 1,5 uur = 32Gbit = 4GB? Dat zou betekenen dat 1 HD-film van 1,5 uur 400MB is. Dat gaat niet lukken, niet met HD+1,5u. Maar wat het dan wel is..

[Verwijderd]

Als het een saaie film is (weinig wisselende beelden), en met weinig keyframes ge-encode, dan kan het wel natuurlijk.

[zalazar]

Je ziet dit soort niet veel zeggende opmerkingen helaas wel vaker met bijv. opslag waarop je dan zoveel foto's/video's of muziek kunt opslaan. Maar bij een wetenschappelijk onderzoek zou je dit soort marketing bewoordingen niet echt verwachten.

[Cilph]

Ik zie het woord polarisatie hier nergens in terugkomen terwijl ik dat eigenlijk wel had verwacht.

[Reactie gewijzigd door Cilph op 24 juli 2024 08:48]

[Chveu007]

"Note that OAM relates to the spatial phase profile rather than to the state of polarization of the beam......." Bron: http://www.nature.com/nco...5876/full/ncomms5876.html

[Bruin Poeper]

Ik vraag me af hoe bijzonder dit nu is. (Al zal er heus een mooi stukje engineering verricht zijn.)
Extreme High Frequency 30-300 Ghz (mm waves) worden gewoon (al) toegepast.
http://en.wikipedia.org/wiki/Extremely_high_frequency

Mijn TV-satelliet loopt op iets van 11Ghz. Dat komt in de buurt en reikt duizeden km ver.

Een 'spiral phase plate' transformeerde elke straal vervolgens in een unieke spiraalvorm,vergelijkbaar met die van dnaa. Aan het eind van de verbinding ontwarde een ontvanger de stromen en decodeerde deze weer in bruikbare informatie..
Wat een dikdoenerij