Το πλήρως οπτικό δίκτυο επικοινωνίας χώρου-αέρα-θαλάσσης κάνει το ντεμπούτο του – Physics World

Ερευνητές στην Κίνα έχουν παρουσίασε ένα πρωτότυπο δίκτυο επικοινωνιών που μπορεί να μεταδίδει και να λαμβάνει δεδομένα μέσω του χώρου, του αέρα και του νερού εξ ολοκλήρου σε οπτικά μήκη κύματος. Εάν κλιμακωθεί επιτυχώς, ο νέος σχεδιασμός δικτύου μπορεί να έχει τόσο διαφορετικές εφαρμογές όπως πλοήγηση, οικολογική παρακολούθηση, τηλεπισκόπηση, βοήθεια έκτακτης ανάγκης και συσκευές σύνδεσης στο λεγόμενο «Διαδίκτυο των πραγμάτων». 

Πολλές του σημερινού οπτικού επικοινωνίαs δίκτυοs έχουν σχεδιαστεί για να λειτουργούν μόνο σε ένα medium: υποβρύχια, πάνω από τη στεριά, μέσω στο διάστημα ή στον αέρα. Δημιουργία α ενιαίας σύστημα που μπορεί λειτουργούν in όλοι of οse περιβάλλοντα δεν είναι εύκολη δουλειά, καθώς οι απαιτήσεις του καθενός είναι διαφορετικές. Fεκπληρώνοντας τους απαιτήσεις έτσι σημαίνει συνδυασμό πολλαπλών τεχνολογιών. 

Μια ομάδα με επικεφαλής τον ειδικό στη μικροηλεκτρονική Yongjin Wang του Πανεπιστήμιο ταχυδρομείων και τηλεπικοινωνιών Nanjing και Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. έχει κάνει τώρα ακριβώς αυτό χρησιμοποιώντας τέσσερις διαφορετικές πηγές φωτός για τη δημιουργία ταυτόχρονων ασύρματων συνδέσεων φωτεινής επικοινωνίας σε οποιοδήποτε από αυτά τα περιβάλλοντα. «Το νέο μας ασύρματο δίκτυο επιτρέπει την αδιάλειπτη συνδεσιμότητα σε περιβάλλοντα, διευκολύνοντας την αμφίδρομη μετάδοση δεδομένων σε πραγματικό χρόνο μεταξύ των κόμβων του δικτύου που πραγματοποιούν επικοινωνία και ανταλλαγή δεδομένων εντός και μεταξύ των δικτύων», λέει ο Wang. 

Τέσσερις full-duplex ασύρματες φωτεινές ζεύξεις επικοινωνίας  

Για το υποβρύχιο μέρος του δικτύου τους, οι ερευνητές επέλεξαν το μπλε φως επειδή το θαλασσινό νερό απορροφά λιγότερο σε αυτό το τμήμα του ηλεκτρομαγνητικού φάσματος, που σημαίνει ότι το φως μπορεί να ταξιδέψει περαιτέρω. Για να επικοινωνήσουν με αερομεταφερόμενες συσκευές, όπως τα drones, χρησιμοποίησαν βαθύ υπεριώδες φως επειδή παρέχει «ηλιακή-τυφλή» επικοινωνία χωρίς παρεμβολές από το ηλιακό φως. Για άλλες εφαρμογές που βασίζονται στον αέρα, χρησιμοποιούσαν ασύρματη επικοινωνία λευκού φωτός, ενώ για επικοινωνίες σημείου προς σημείο σε ελεύθερο χώρο επέλεξαν διόδους λέιζερ κοντά στο υπέρυθρο. Αυτές οι δίοδοι εκπέμπουν φως προς μία κατεύθυνση με υψηλή οπτική ισχύ, επιτρέποντας και πάλι στα σήματα να ταξιδέψουν περαιτέρω. 

<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=”Κάντε κλικ για να ανοίξετε την εικόνα στο αναδυόμενο παράθυρο” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/all -optical-space-air-sea-communication-network-makes-its-debut-physics-world-1.jpg”>

"Μας Το δίκτυο αποτελείται από αυτές τις τέσσερις συνδέσεις ασύρματης επικοινωνίας φωτός πλήρους διπλής όψης, οι οποίες συνδέονται σε σειρά μέσω διακοπτών Ethernet», εξηγεί ο Wang. «Τόσο η ενσύρματη όσο και η ασύρματη πρόσβαση στο δίκτυο επικοινωνίας all-light είναι επίσης δυνατή, παρέχοντας ευέλικτες επιλογές συνδεσιμότητας».  

SΟ διαχωρισμός των διαφορετικών ζωνών φωτός αποτρέπει επίσης την παρεμβολή των σημάτων, που σημαίνει ότι το δίκτυο μπορεί να μεταδώσει πολλά σήματα ταυτόχρονα χωρίς να θέτει σε κίνδυνο την απόδοση, λέει ο Wang. Το δίκτυο μπορεί να συνδεθεί στο Διαδίκτυο μέσω μόντεμ, παρέχοντας σε άτομα σε απομακρυσμένες τοποθεσίες στον ωκεανό, για παράδειγμα, πρόσβαση στο δίκτυο κορμού για κοινή χρήση πληροφοριών. Επιτρέπει επίσης τηλεδιάσκεψη και άλλες μεταδόσεις μέσω της ευρέως χρησιμοποιούμενης σουίτας TCP/IP (Transition Control Protocol/Internet Protocol), προσθέτει, καθιστώντας την κατάλληλη και για εφαρμογές Internet of Things. «Για παράδειγμα, όταν ένα διαδικτυακό βίντεο 2560 × 1440 pixel με ταχύτητα 22 καρέ ανά δευτερόλεπτο τροφοδοτείται στο δίκτυο, οι χρήστες που έχουν πρόσβαση στο δίκτυο από οποιονδήποτε κόμβο μπορούν να επισκεφθούν αυτό το βίντεο με μικρή καθυστέρηση», λέει. Κόσμος Φυσικής.  

Από ένα ενιαίο σύστημα επικοινωνίας σε ένα δίκτυο  

Σύμφωνα με τον Wang και τους συνεργάτες του, Το δίκτυο επικοινωνίας με όλο το φως είναι μια «μείζονα σημαντική ανακάλυψη», που θα επιτρέψει τη μετάβαση από μεμονωμένα συστήματα ασύρματης επικοινωνίας φωτός σε ένα δίκτυο από αυτά. Ένα τέτοιο δίκτυο θα αντιστεκόταν στις ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές (EMI), καθιστώντας το ιδιαίτερα ελκυστικό για την επικοινωνία με υποβρύχιο εξοπλισμό και συμπλέγματα drone. «Αυτός είναι ο λόγος που εργαζόμαστε για την ενσωμάτωση κινητών κόμβων στο δίκτυο, αντί για σταθερούς κόμβους, όπως συμβαίνει επί του παρόντος», εξηγεί ο Wang. «Αυτό δεν θα είναι εύκολο, ωστόσο, καθώς θα απαιτήσει την αντιμετώπιση της πρόκλησης της «ελαφριάς ευθυγράμμισης» και της ταχύτητας εγκατάστασης του δικτύου».  

Οι ερευνητές, οι οποίοι περιγράψτε το νέο δίκτυο σε Optics Express, σχεδιάζουν επίσης να βελτιώσουν την απόδοση του δικτύου επικοινωνίας τους χρησιμοποιώντας μια τεχνική που ονομάζεται πολυπλεξία διαίρεσης μήκους κύματος. Αυτό, λένε, θα βελτιώσει τη συνολική απόδοση και απόδοση του δικτύου εξαλείφοντας τις καθυστερήσεις που σχετίζονται με τη χρήση διόδων λέιζερ κοντά στο υπέρυθρο.