Debiut w pełni optycznej sieci łączności kosmicznej, powietrznej i morskiej – Physics World

Naukowcy z Chin to zrobili zademonstrowali prototypową sieć komunikacyjną, która może przesyłać i odbierać dane w przestrzeni kosmicznej, powietrzu i wodzie, wyłącznie w zakresie fal optycznych. Jeśli zostanie pomyślnie powiększony, nowy projekt sieci może mieć tak różnorodne zastosowania, jak nawigacja, monitorowanie ekologiczne, teledetekcja, pomoc w sytuacjach awaryjnych i łączenie urządzeń w ramach tzw. „Internetu rzeczy”. 

Wiele dzisiejszej optyki komunikacjas siećs są przeznaczone do pracy tylko w jednym średni: pod wodą, na lądzie, przez przestrzeni lub w powietrzu. Tworząc pojedynczy system, który może działać in cała kolekcja of dotychczasowyzobacz środowiska nie jest łatwym zadaniem, ponieważ wymagania każdego z nich są inne. Fspełnienie im wymagania a zatem oznacza połączenie wielu technologii. 

Zespół kierowany przez eksperta w dziedzinie mikroelektroniki Yongjina Wanga z Uniwersytet Poczt i Telekomunikacji w Nankinie i Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. właśnie tego dokonał, wykorzystując cztery różne źródła światła do jednoczesnego ustanowienia bezprzewodowych łączy komunikacyjnych w dowolnym z tych środowisk. „Nasza nowa sieć bezprzewodowa umożliwia nieprzerwaną łączność między środowiskami, ułatwiając dwukierunkową transmisję danych w czasie rzeczywistym pomiędzy węzłami sieci, które realizują komunikację i wymianę danych w obrębie sieci i pomiędzy nimi” – mówi Wang. 

Cztery bezprzewodowe łącza komunikacyjne w trybie pełnego dupleksu  

Dla podwodnych część swojej sieci, naukowcy wybrali światło niebieskie, ponieważ woda morska pochłania mniej w tej części widma elektromagnetycznego, co oznacza, że ​​światło może podróżować dalej. Aby komunikować się z urządzeniami powietrznymi, takimi jak drony, używali głębokiego światła ultrafioletowego, ponieważ zapewnia ono komunikację „w ciemno” bez zakłóceń ze strony światła słonecznego. W innych zastosowaniach powietrznych wykorzystano bezprzewodową komunikację w świetle białym, natomiast do komunikacji punkt-punkt w wolnej przestrzeni wybrano diody laserowe bliskiej podczerwieni. Diody te emitują światło w jednym kierunku z dużą mocą optyczną, co ponownie pozwala na dalszą podróż sygnałów. 

<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=”Kliknij, aby otworzyć obraz w wyskakującym okienku” href=”https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/all -optyczna-przestrzeń-powietrzna-morska-sieć-komunikacyjna-debiutuje-świat-fizyki-1.jpg”>

"Nasz sieć składa się z czterech pełnodupleksowych, bezprzewodowych łączy komunikacyjnych połączonych szeregowo za pomocą przełączników Ethernet” – wyjaśnia Wang. „Możliwy jest także przewodowy i bezprzewodowy dostęp do całkowicie lekkiej sieci komunikacyjnej, co zapewnia elastyczne opcje łączności”.  

Soddzielenie różnych pasm światła zapobiega również zakłócaniu sygnałów, co oznacza, że ​​sieć może przesyłać wiele sygnałów jednocześnie bez utraty wydajności, mówi Wang. Sieć można podłączyć do Internetu za pośrednictwem modemu, zapewniając osobom w odległych lokalizacjach oceanicznych na przykład dostęp do sieci szkieletowej w celu wymiany informacji. Umożliwia także wideokonferencje i inne transmisje za pośrednictwem szeroko stosowanego pakietu TCP/IP (Transition Control Protocol/Internet Protocol), dodaje, dzięki czemu nadaje się również do zastosowań Internetu rzeczy. „Na przykład, gdy do sieci trafia wideo online o rozdzielczości 2560 × 1440 pikseli i szybkości 22 klatek na sekundę, użytkownicy uzyskujący dostęp do sieci z dowolnego węzła mogą oglądać ten film z niewielkim opóźnieniem” – mówi. Fizyka Świat.  

Od pojedynczego systemu komunikacyjnego do sieci  

Według Wanga i współpracowników całkowicie świetlna sieć komunikacyjna to „wielki przełom”, który powinien umożliwić przejście od pojedynczych bezprzewodowych systemów komunikacji świetlnej do ich sieci. Taka sieć byłaby odporna na zakłócenia elektromagnetyczne (EMI), co czyniłaby ją szczególnie atrakcyjną do komunikacji ze sprzętem podwodnym i klastrami dronów. „Dlatego pracujemy nad integracją węzłów mobilnych w sieci, a nie węzłów stacjonarnych, jak ma to miejsce obecnie” – wyjaśnia Wang. „Nie będzie to jednak łatwe, ponieważ będzie wymagało sprostania wyzwaniu związanemu z „ustawieniem światła” i szybkością ustanawiania sieci”.  

Badacze, którzy opisz nową sieć w Ekspresowa optyka, planują także zwiększyć przepustowość swojej sieci komunikacyjnej za pomocą techniki zwanej multipleksowaniem z podziałem długości fali. Twierdzą, że poprawi to ogólną wydajność i wydajność sieci poprzez wyeliminowanie opóźnień związanych ze stosowaniem diod laserowych bliskiej podczerwieni.