Il Wi-Fi diventa laser e batte tutti i record: 360 Gbps e consumi dimezzati

Una nuova tecnologia ottica su chip apre scenari concreti per reti ultraveloci negli ambienti chiusi, con efficienza energetica e capacità mai viste finora

Un team di ricerca internazionale ha sviluppato un sistema wireless ottico capace di raggiungere 362,7 gigabit al secondo, con un consumo energetico che scende a circa la metà rispetto alle tecnologie Wi-Fi più avanzate. Il risultato arriva da uno studio pubblicato sulle pagine della rivista Advanced Photonics Nexus, e segna un passaggio chiave nella trasformazione delle reti locali.

Il principio alla base di questo “nuovo wi-fi” è semplice, ma solo in apparenza. Al posto delle onde radio si utilizza la luce, nello specifico fasci laser infrarossi direzionati con precisione geometrica. Questo approccio permette di aggirare i limiti che oggi rallentano le reti tradizionali. Lo spettro radio risulta sempre più affollato, le interferenze aumentano negli ambienti chiusi e il consumo energetico cresce con il numero di dispositivi connessi. La soluzione ottica cambia le regole del gioco. La luce offre larghezze di banda molto più ampie e consente di indirizzare i segnali con estrema precisione. Il risultato è una rete più veloce, più stabile e più efficiente. Il sistema descritto nello studio si presenta come un trasmettitore compatto su chip, pronto per essere integrato in dispositivi reali.

Chip con 25 laser: come funziona

Il cuore del sistema è un array di laser a semiconduttore chiamati VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Si tratta di una tecnologia già utilizzata nei data center e nei sistemi di rilevamento ottico, nota per la sua efficienza e per la capacità di lavorare a frequenze molto elevate.

In questo caso i ricercatori hanno costruito una matrice 5×5, quindi 25 sorgenti laser indipendenti, tutte integrate su un chip più piccolo di un millimetro.

Ogni laser può essere controllato separatamente e trasmettere dati in parallelo. Questo è il punto chiave. Il sistema non si affida a una singola sorgente, ma sfrutta un parallelismo spinto, moltiplicando la capacità complessiva. I test iniziali mostrano una buona stabilità e una distribuzione uniforme delle prestazioni su tutto l’array. Il chip è stato realizzato con tecnologie standard dei semiconduttori e montato su una scheda elettronica dedicata, senza soluzioni esotiche o difficili da industrializzare. Questo dettaglio pesa parecchio. Significa che la strada verso una produzione su larga scala risulta concreta, con applicazioni che possono arrivare fino agli smartphone o a piccoli access point domestici.

Velocità reale e limiti attuali del sistema

Per capire quanto il sistema regga in condizioni realistiche, i ricercatori hanno realizzato un collegamento ottico in spazio libero lungo 2 metri. La trasmissione utilizza una modulazione OFDM, una tecnica già diffusa nelle telecomunicazioni che permette di sfruttare al massimo la banda disponibile. Durante i test, 21 laser su 25 risultavano attivi. Ogni singolo canale ha raggiunto velocità tra 13 e 19 Gbps, con una velocità aggregata di 362,7 Gbps.

Il dato impressiona, ma nasconde anche un dettaglio importante. Le prestazioni sono state limitate dal fotodetettore commerciale utilizzato in ricezione. Gli stessi autori spiegano chiaramente che con ricevitori più avanzati il sistema potrebbe spingersi oltre. In altre parole, il valore ottenuto rappresenta una base solida, non un limite definitivo. Il margine di crescita esiste e appare significativo.

Gestione dei fasci: la sfida ottica

Lavorare con decine di fasci laser nello stesso spazio crea un problema concreto. I segnali possono sovrapporsi e interferire tra loro, riducendo la qualità della trasmissione. Per affrontare questa criticità, il team ha progettato un sistema ottico dedicato. Una rete di microlenti collima e organizza la luce emessa da ogni laser. Lenti aggiuntive suddividono i fasci in una griglia ordinata di aree quadrate sulla superficie ricevente. Il risultato è sorprendente. I test mostrano una uniformità superiore al 90% a una distanza di 2 metri, con sovrapposizioni minime tra i fasci.

Questa architettura permette anche una gestione multiutente. In una prova con quattro collegamenti attivi, ogni canale ha mantenuto stabilità e velocità, con una capacità aggregata di circa 22 Gbps. Il sistema si comporta come una rete cellulare in miniatura, dove ogni fascio rappresenta una “cella” indipendente.

Energia dimezzata e impatto reale

Uno dei risultati più interessanti riguarda i consumi. Il sistema richiede circa 1,4 nanojoule per bit, un valore che si colloca a circa metà rispetto alle tecnologie Wi-Fi attuali in condizioni simili.

Le reti wireless rappresentano una quota crescente dei consumi energetici globali legati al digitale. Ridurre il costo energetico per ogni dato trasmesso significa alleggerire l’intero sistema, dai data center fino ai dispositivi domestici. Sul piano economico l’impatto appare altrettanto concreto. Meno energia significa costi operativi più bassi, soprattutto negli ambienti ad alta densità di traffico dati.

Dove può arrivare questa tecnologia

I ricercatori chiariscono un punto fondamentale. Il Wi-Fi laser non nasce per sostituire le reti radio, ma per affiancarle. Negli ambienti chiusi molto affollati, come uffici, ospedali, aeroporti o sale conferenze, la tecnologia ottica può gestire il traffico più pesante, lasciando alle reti tradizionali i compiti di copertura generale. In prospettiva, i sistemi potrebbero essere integrati direttamente nei corpi illuminanti a LED o nei punti di accesso a soffitto. La rete diventerebbe parte invisibile dell’ambiente.

Restano alcune sfide aperte. Servono soluzioni per aumentare le distanze operative, gestire utenti in movimento e sviluppare ricevitori più performanti. Il percorso appare tracciato e il salto tecnologico, questa volta, sembra avere basi solide.

A cura della Redazione GTNews

Link utili:
Advanced Photonics Nexus