ظهرت لأول مرة شبكة اتصالات فضائية-جو-بحرية بصرية بالكامل - عالم الفيزياء

لقد توصل الباحثون في الصين أظهر نموذجًا أوليًا لشبكة اتصالات يمكنها إرسال واستقبال البيانات عبر الفضاء والهواء والماء بالكامل بأطوال موجية بصرية. إذا تم توسيع نطاق التصميم الجديد بنجاح، فقد يشتمل على تطبيقات متنوعة مثل الملاحة، والرصد البيئي، والاستشعار عن بعد، والمساعدات الطارئة، وتوصيل الأجهزة ضمن ما يسمى "إنترنت الأشياء". 

كثير البصرية اليوم الاتصالاتs شبكةs مصممة للعمل في واحدة فقط متوسط: تحت الماء، فوق الأرض، من خلال الفضاء أو في الهواء. خلق شيء عزباء النظام الذي يستطيع طريقة التوسع in من جميع of الالبيئات نفسها ليست مهمة سهلة، لأن متطلبات كل منهما مختلفة. Fالوفاء هم المتطلبات هكذا يعني الجمع بين تقنيات متعددة. 

فريق بقيادة خبير الإلكترونيات الدقيقة يونغجين وانغ من جامعة نانجينغ للبريد والاتصالات وشركة سوتشو لرقاقة الإضاءة المتجانسة لتكنولوجيا الإلكترونيات الضوئية المحدودة. لقد فعلت ذلك الآن من خلال استخدام أربعة مصادر مختلفة للضوء لإنشاء روابط اتصالات ضوئية لاسلكية متزامنة في أي من هذه البيئات. يقول وانغ: "تتيح شبكتنا اللاسلكية الجديدة الاتصال دون انقطاع عبر البيئات، مما يسهل نقل البيانات في الوقت الفعلي في اتجاهين بين عقد الشبكة التي تنفذ الاتصالات وتبادل البيانات داخل الشبكات وفيما بينها". 

أربع وصلات اتصالات ضوئية لاسلكية مزدوجة الاتجاه  

ل تحت الماء من شبكتهم، اختار الباحثون الضوء الأزرق لأن مياه البحر تمتص كمية أقل في هذا الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي، مما يعني أن الضوء يمكن أن ينتقل لمسافة أبعد. للتواصل مع الأجهزة المحمولة جوا مثل الطائرات بدون طيار، استخدموا الضوء فوق البنفسجي العميق لأنه يوفر اتصالا "أعمى الشمس" دون أي تدخل من أشعة الشمس. بالنسبة للتطبيقات الجوية الأخرى، استخدموا الاتصال اللاسلكي بالضوء الأبيض، بينما بالنسبة للاتصالات من نقطة إلى نقطة في الفضاء الحر، اختاروا ثنائيات الليزر القريبة من الأشعة تحت الحمراء. تبعث هذه الثنائيات الضوء في اتجاه واحد بقوة بصرية عالية، مما يسمح مرة أخرى للإشارات بالانتقال لمسافة أبعد. 

<a data-fancybox data-src="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/all-optical-space-air-sea-communication-network-makes-its-debut-physics-world-1.jpg" data-caption="The prototype network in action. (a) Underwater channel formed by the blue light communication (BLC) link in a swimming pool. (b) Communication during illumination formed by the white light communication (WLC) link. (c) Solar-blind communication in sunlight formed by the deep ultraviolet communication (DUVC) link. (d) Free space communication formed by the laser diode communications (LC) link. (e) Photograph of the network demonstrating full-duplex real-time video communication between T1 and T5. (Courtesy: Linning Wang et al. "All-light communication network for space-air-sea integrated interconnection" Optics Express 32 pp9219-9226 https://doi.org/10.1364/OE.514930)” title=”انقر لفتح الصورة في النافذة المنبثقة” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/all -شبكة الاتصالات البصرية الفضائية الجوية البحرية تظهر لأول مرة في عالم الفيزياء 1.jpg”>

"لنا "تتكون الشبكة من وصلات الاتصالات الضوئية اللاسلكية الأربعة كاملة الاتجاه، والمتصلة في سلسلة عبر محولات إيثرنت"، يوضح وانغ. "من الممكن أيضًا الوصول سلكيًا ولاسلكيًا إلى شبكة الاتصالات الخفيفة بالكامل، مما يوفر خيارات اتصال مرنة."  

Sيقول وانغ إن الفصل بين نطاقات الضوء المختلفة يمنع الإشارات من التداخل، مما يعني أن الشبكة يمكنها نقل العديد من الإشارات في وقت واحد دون المساس بالأداء. ويمكن توصيل الشبكة بالإنترنت عبر مودم، مما يمنح الأشخاص في المواقع النائية بالمحيطات، على سبيل المثال، إمكانية الوصول إلى الشبكة الأساسية لتبادل المعلومات. ويضيف أنه يسمح أيضًا بعقد مؤتمرات الفيديو وعمليات الإرسال الأخرى عبر مجموعة TCP/IP (بروتوكول التحكم في النقل/بروتوكول الإنترنت) المستخدمة على نطاق واسع، مما يجعلها مناسبة لتطبيقات إنترنت الأشياء أيضًا. "على سبيل المثال، عندما يتم إدخال مقطع فيديو عبر الإنترنت بدقة 2560 × 1440 بكسل بمعدل 22 إطارًا في الثانية إلى الشبكة، يمكن للمستخدمين الذين يصلون إلى الشبكة من أي عقدة زيارة هذا الفيديو مع تأخير بسيط" عالم الفيزياء.  

من نظام اتصالات واحد إلى شبكة  

وفقا لوانغ وزملائه. تعد شبكة الاتصالات الضوئية بالكامل "إنجازًا كبيرًا"، وهو إنجاز من شأنه أن يجعل من الممكن الانتقال من أنظمة الاتصالات الضوئية اللاسلكية الفردية إلى شبكة منها. من شأن مثل هذه الشبكة أن تقاوم التداخل الكهرومغناطيسي (EMI)، مما يجعلها جذابة بشكل خاص للتواصل مع المعدات الموجودة تحت الماء ومجموعات الطائرات بدون طيار. يوضح وانغ: "لهذا السبب نعمل على دمج العقد المتنقلة في الشبكة، بدلاً من العقد الثابتة، كما هو الحال حاليًا". "لكن هذا لن يكون سهلاً، لأنه سيتطلب مواجهة التحدي المتمثل في "محاذاة الضوء" وسرعة إنشاء الشبكة."  

الباحثون الذين وصف الشبكة الجديدة في اوبتكس اكسبريس, ويخططون أيضًا لتعزيز إنتاجية شبكة الاتصالات الخاصة بهم باستخدام تقنية تسمى تعدد الإرسال بتقسيم الطول الموجي. ويقولون إن هذا سيؤدي إلى تحسين الكفاءة والأداء العام للشبكة من خلال القضاء على التأخير المرتبط باستخدام الثنائيات الليزرية القريبة من الأشعة تحت الحمراء.