當(dāng)有人打開筆記本電腦時(shí)，路由器可以快速找到筆記本電腦并將其連接到本地Wi-Fi網(wǎng)絡(luò)。這種能力是任何稱為鏈接發(fā)現(xiàn)的無線網(wǎng)絡(luò)的基本要素，現(xiàn)在，一組研究人員已經(jīng)開發(fā)出一種利用太赫茲輻射來實(shí)現(xiàn)該功能的方法，太赫茲輻射有一天可能會(huì)構(gòu)成超快無線數(shù)據(jù)傳輸。

由于其太高的頻率，太赫茲波可以承載的數(shù)據(jù)量比當(dāng)今用來承載我們的數(shù)據(jù)的微波要多數(shù)百倍。但是，高頻也意味著太赫茲波的傳播不同于微波。微波是從全方位廣播的源發(fā)出的，而太赫茲波則以窄波束傳播。

布朗工程學(xué)院教授丹尼爾·米特爾曼(Daniel Mittleman)表示：“當(dāng)您談?wù)摰氖前l(fā)出光束的網(wǎng)絡(luò)時(shí)，它引發(fā)了有關(guān)如何實(shí)際構(gòu)建該網(wǎng)絡(luò)的眾多問題。”“其中一個(gè)問題是，如何將接入點(diǎn)(您可以將其視為路由器)如何找出客戶端設(shè)備的位置，以便對(duì)其進(jìn)行瞄準(zhǔn)。這就是我們?cè)诖丝紤]的問題。”

在《自然通訊》上發(fā)表的一篇論文中，布朗和賴斯大學(xué)的研究人員表明，一種被稱為泄漏波導(dǎo)的設(shè)備可以用于太赫茲頻率的鏈路發(fā)現(xiàn)。該方法使鏈接發(fā)現(xiàn)可以被動(dòng)地一次完成。

泄漏波導(dǎo)的概念很簡(jiǎn)單。只是兩個(gè)金屬板，它們之間有一個(gè)可以傳播輻射的空間。其中一塊板的上切有一個(gè)窄縫，這允許少量輻射泄漏出去。這項(xiàng)新的研究表明，該設(shè)備可通過利用其基本特性之一來用于鏈路發(fā)現(xiàn)和跟蹤：不同頻率以不同角度從縫隙中泄漏出來。

賴斯(Rice)的研究生，這項(xiàng)研究的合著者Yasaman Ghasempour說：“我們以單個(gè)脈沖的形式在此波導(dǎo)中輸入了多種太赫茲頻率，并且每個(gè)脈沖都以不同的角度同時(shí)泄漏出去。”“您可以把它想像成彩虹泄漏出來，每種顏色代表與某個(gè)角度相對(duì)應(yīng)的唯一光譜特征。”

現(xiàn)在想象一下放置在接入點(diǎn)上的泄漏波導(dǎo)。根據(jù)客戶端設(shè)備相對(duì)于接入點(diǎn)的位置，它將看到從波導(dǎo)發(fā)出的不同顏色?？蛻舳酥皇菍⒁粋€(gè)信號(hào)發(fā)送回接入點(diǎn)，說“我看到了黃色”，現(xiàn)在該接入點(diǎn)確切知道了客戶端的位置，并可以繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行跟蹤。

Yasaman說：“這不只是一次發(fā)現(xiàn)鏈接。”“實(shí)際上，隨著客戶端的移動(dòng)，傳輸方向需要不斷進(jìn)行調(diào)整。我們的技術(shù)允許超快速的適應(yīng)，這是實(shí)現(xiàn)無縫連接的關(guān)鍵。”

該設(shè)置還在客戶端使用泄漏波導(dǎo)。在那一側(cè)，通過波導(dǎo)中的縫隙接收的頻率范圍可用于確定路由器相對(duì)于設(shè)備本地旋轉(zhuǎn)的位置-就像有人在使用筆記本電腦時(shí)旋轉(zhuǎn)椅子時(shí)一樣。

Mittleman說，找到一種新穎的方法來使太赫茲領(lǐng)域中的鏈路發(fā)現(xiàn)工作很重要，因?yàn)楝F(xiàn)有的微波鏈路發(fā)現(xiàn)協(xié)議根本無法用于太赫茲信號(hào)。即使是為新興的5G網(wǎng)絡(luò)開發(fā)的協(xié)議，比標(biāo)準(zhǔn)微波的定向性要強(qiáng)得多，對(duì)于太赫茲來說也不可行。這是因?yàn)榕c5G波束一樣窄，它們?nèi)匀槐忍掌澗W(wǎng)絡(luò)中的波束寬約10倍。

Mittleman說：“我認(rèn)為有人認(rèn)為，由于5G在某種程度上是定向的，因此已經(jīng)解決了這個(gè)問題，但是5G解決方案根本無法擴(kuò)展。”“需要一個(gè)全新的想法。這是開始構(gòu)建太赫茲網(wǎng)絡(luò)所需的基本協(xié)議之一。”

該論文的其他合著者是布朗大??學(xué)的Rabi Shrestha和Aaron Charous，以及萊斯大學(xué)的Edward Knightly。這項(xiàng)工作得到了思科，英特爾和美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)的支持。