רשת תקשורת כל-אופטית חלל-אוויר-ים עושה את הופעת הבכורה שלה - עולם הפיזיקה

חוקרים בסין עשו זאת הדגימה אב טיפוס של רשת תקשורת שיכולה לשדר ולקבל נתונים דרך החלל, האוויר והמים לחלוטין באורכי גל אופטיים. אם יוגדל בהצלחה, ייתכן שלעיצוב הרשת החדש יהיו יישומים מגוונים כמו ניווט, ניטור אקולוגי, חישה מרחוק, סיוע חירום והתקני חיבור בתוך מה שמכונה "האינטרנט של הדברים". 

רב של האופטי של היום תקשורתs רשתs נועדו לעבוד באחד בלבד בינוני: מתחת למים, מעל היבשה, דרך בחלל או באוויר. ליצור יחיד מערכת שיכולה להפעיל in את כל of מה היאse סביבות זו משימה לא פשוטה, מכיוון שהדרישות של כל אחת מהן שונות. Fמילוי אוֹתָם דרישות כך פירושו שילוב של מספר טכנולוגיות. 

צוות בראשות מומחה המיקרואלקטרוניקה Yongjin Wang מה- אוניברסיטת נאנג'ינג לדואר ותקשורת ו-Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. עשה זאת כעת על ידי שימוש בארבעה מקורות אור שונים כדי ליצור קישורי תקשורת אור אלחוטיים בו זמנית בכל אחת מהסביבות הללו. "הרשת האלחוטית החדשה שלנו מאפשרת קישוריות ללא הפרעה בין סביבות, ומאפשרת העברת נתונים דו-כיוונית בזמן אמת בין צמתי הרשת המבצעים תקשורת וחילופי נתונים בתוך ובין רשתות", אומר וואנג. 

ארבעה קישורי תקשורת אור אלחוטיים דופלקסים  

בשביל מתחת למים חלק מהרשת שלהם, החוקרים בחרו באור כחול מכיוון שמי ים סופגים פחות בחלק זה של הספקטרום האלקטרומגנטי, כלומר אור יכול לנוע רחוק יותר. כדי לתקשר עם מכשירים מוטסים כמו רחפנים, הם השתמשו באור אולטרה סגול עמוק מכיוון שהוא מספק תקשורת "עיוורת שמש" ללא הפרעות מאור השמש. עבור יישומים מבוססי אוויר אחרים, הם השתמשו בתקשורת אלחוטית של אור לבן, בעוד לתקשורת נקודה לנקודה בחלל פנוי בחרו דיודות לייזר כמעט אינפרא אדום. דיודות אלו פולטות אור בכיוון אחד עם הספק אופטי גבוה, ומאפשרות שוב לאותות לעבור הלאה. 

<a data-fancybox data-src="https://platoaistream.net/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=”לחץ כדי לפתוח תמונה בפופאפ” href=”https://platoaistream.net/wp-content/uploads/2024/04/all -אופטי-חלל-אוויר-ים-תקשורת-רשת-עושה-בכורה-שלה-physics-world-1.jpg”>

"שֶׁלָנוּ הרשת מורכבת מארבעת קישורי תקשורת אור אלחוטיים דופלקסים מלאים, המחוברים בסדרה באמצעות מתגי Ethernet", מסביר וואנג. "אפשרית גם גישה קווית וגם אלחוטית לרשת התקשורת הכל-אורית, המספקת אפשרויות קישוריות גמישות."  

Sהפרדת רצועות האור השונות גם מונעת מהאותות להפריע, כלומר הרשת יכולה לשדר אותות רבים בו זמנית מבלי לפגוע בביצועים, אומר וואנג. הרשת יכולה להיות מחוברת לאינטרנט באמצעות מודם, מה שמעניק לאנשים במקומות מרוחקים באוקיינוס, למשל, גישה לרשת עמוד השדרה לצורך שיתוף מידע. הוא גם מאפשר שיחות ועידה בווידאו ושידורים אחרים דרך חבילת TCP/IP (Transition Control Protocol/Internet Protocol) בשימוש נרחב, הוא מוסיף, מה שהופך אותה מתאימה גם ליישומי האינטרנט של הדברים. "לדוגמה, כאשר סרטון מקוון של 2560 × 1440 פיקסלים בקצב של 22 פריימים לשנייה מוזנים לרשת, משתמשים הנכנסים לרשת מכל צומת יכולים לבקר בסרטון זה בפיגור קטן", הוא אומר. עולם הפיזיקה.  

ממערכת תקשורת אחת לרשת  

לדברי וואנג ועמיתיו, רשת התקשורת הכל-אור היא "פריצת דרך גדולה", כזו שאמורה לאפשר מעבר ממערכות תקשורת אור אלחוטיות בודדות לרשת שלהן. רשת כזו תתנגד להפרעות אלקטרומגנטיות (EMI), מה שהופך אותה לאטרקטיבית במיוחד לתקשורת עם ציוד תת-מימי ואשכולות מזל"טים. "זו הסיבה שאנחנו עובדים על שילוב צמתים ניידים ברשת, ולא צמתים קבועים, כפי שקורה כיום", מסביר וואנג. "זה לא יהיה קל, עם זאת, מכיוון שזה ידרוש התמודדות עם האתגר של 'יישור קל' ומהירות הקמת רשת."  

החוקרים, אשר תאר את הרשת החדשה ב אופטיקה אקספרס, מתכננים גם לשפר את התפוקה של רשת התקשורת שלהם באמצעות טכניקה הנקראת ריבוי חלוקת אורך גל. הדבר, לדבריהם, ישפר את היעילות והביצועים הכוללים של הרשת על ידי ביטול העיכובים הקשורים לשימוש בדיודות לייזר קרוב לאינפרא אדום.