Rețeaua de comunicații optică spațiu-aer-mare își face debutul – Physics World

Cercetătorii din China au a demonstrat un prototip de rețea de comunicații care poate transmite și primi date prin spațiu, aer și apă în întregime la lungimi de undă optice. Dacă va fi extins cu succes, noul design de rețea ar putea avea aplicații la fel de diverse precum navigația, monitorizarea ecologică, teledetecția, ajutorul de urgență și dispozitivele de conectare în așa-numitul „Internet al lucrurilor”. 

Multe a opticei de astăzi comunicares reţeas sunt concepute pentru a funcționa într-un singur mediu: sub apă, deasupra pământului, prin spațiu sau în aer. Crearea unui singur sistem care poate funcionar in toate of ilse medii nu este o sarcină ușoară, întrucât cerințele fiecăruia sunt diferite. Fîmplinitoare lor Cerințe astfel înseamnă combinarea mai multor tehnologii. 

O echipă condusă de expertul în microelectronică Yongjin Wang al Universitatea de Posturi și Telecomunicații din Nanjing și Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. a făcut acum exact acest lucru prin utilizarea a patru surse de lumină diferite pentru a stabili legături simultane de comunicații luminoase fără fir în oricare dintre aceste medii. „Noua noastră rețea fără fir permite conectivitate neîntreruptă între medii, facilitând transmisia bidirecțională de date în timp real între nodurile rețelei care realizează comunicarea și schimbul de date în interiorul și între rețele”, spune Wang. 

Patru legături de comunicare luminoasă fără fir full-duplex  

Pentru subacvatic parte a rețelei lor, cercetătorii au ales lumina albastră deoarece apa de mare absoarbe mai puțin în această parte a spectrului electromagnetic, ceea ce înseamnă că lumina poate călători mai departe. Pentru a comunica cu dispozitive aeropurtate, cum ar fi dronele, au folosit lumină ultravioletă profundă, deoarece oferă o comunicare „oarbă solară”, fără interferențe de la lumina soarelui. Pentru alte aplicații pe bază de aer, au folosit comunicarea fără fir cu lumină albă, în timp ce pentru comunicațiile punct la punct în spațiul liber au selectat diode laser cu infraroșu apropiat. Aceste diode emit lumină într-o direcție cu putere optică mare, permițând din nou semnalelor să se deplaseze mai departe. 

<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=”Clic pentru a deschide imaginea în pop-up” href="https://platoblockchain.com/wp-content/uploads/2024/04/all -rețeaua-optic-spațială-aer-mare-de-comunicații-își face-debutul-lumea-fizică-1.jpg”>

"Al nostru rețeaua constă din aceste patru legături de comunicație fără fir full-duplex, care sunt conectate în serie prin comutatoare Ethernet”, explică Wang. „Este posibil atât accesul prin cablu, cât și fără fir la rețeaua de comunicație completă, oferind opțiuni de conectivitate flexibile.”  

SSepararea diferitelor benzi de lumină previne, de asemenea, interferența semnalelor, ceea ce înseamnă că rețeaua poate transmite mai multe semnale simultan fără a compromite performanța, spune Wang. Rețeaua poate fi conectată la Internet printr-un modem, oferind persoanelor aflate în locații oceanice îndepărtate, de exemplu, acces la rețeaua principală pentru partajarea informațiilor. De asemenea, permite conferințe video și alte transmisii prin suita TCP/IP (Transition Control Protocol/Internet Protocol), utilizată pe scară largă, adaugă el, făcându-l potrivit și pentru aplicațiile Internet of Things. „De exemplu, atunci când un videoclip online de 2560 × 1440 pixeli la 22 de cadre pe secundă este introdus în rețea, utilizatorii care accesează rețeaua de la orice nod pot vizita acest videoclip cu puțină întârziere”, spune el. Lumea fizicii.  

De la un singur sistem de comunicații la o rețea  

Potrivit lui Wang și colegilor, rețeaua de comunicații all-light este o „recunoaștere majoră”, una care ar trebui să facă posibilă tranziția de la sistemele de comunicații luminoase fără fir unice la o rețea a acestora. O astfel de rețea ar rezista interferențelor electromagnetice (EMI), făcând-o deosebit de atractivă pentru comunicarea cu echipamente subacvatice și grupuri de drone. „De aceea lucrăm la integrarea nodurilor mobile în rețea, mai degrabă decât a nodurilor fixe, așa cum este cazul în prezent”, explică Wang. „Totuși, acest lucru nu va fi ușor, deoarece va necesita abordarea provocării „alinierii luminii” și a vitezei de stabilire a rețelei.”  

Cercetătorii, care descrie noua rețea în Optica Express, de asemenea, intenționează să îmbunătățească debitul rețelei lor de comunicații folosind o tehnică numită multiplexare prin divizare a lungimii de undă. Acest lucru, spun ei, va îmbunătăți eficiența și performanța generală a rețelei prin eliminarea întârzierilor asociate cu utilizarea diodelor laser cu infraroșu apropiat.