Светлина вместо кабел: лазерите променят правилата за трансфер на данни

Мобилните мрежи от следващо поколение размиват границите между въздуха, сушата и океана.

Учени са разработили прототип на мобилна мрежа, базирана на светлина, която осигурява стабилни комуникации във въздуха, на сушата и под водата, дори когато мрежовите възли са в движещи се превозни средства. Откритието може да промени подхода към преноса на данни в сложни среди, включително навигация, реагиране при извънредни ситуации, научни изследвания и търговски операции.

Новата система комбинира различни светлинни източници за поддържане на стабилна свързаност, като позволява динамично подравняване на оптичния път между движещи се възли и двупосочно предаване на данните в реално време. Тази архитектура осигурява високонадеждна свързаност независимо от работната среда.

В статията е описан експеримент с два прототипа, монтирани на движещи се превозни средства. Устройствата успяват да комуникират чрез светлинни сигнали между възлите във въздушна и подводна среда. Всички системи са свързани помежду си чрез Ethernet комутатори, осигуряващи достъп до различните терминали.

Използването на зелена светлина за мобилни комуникации, син лазер за подводно предаване на данни и дълбока ултравиолетова светлина за безжични комуникации без смущения от слънчевата радиация осигурява стабилната работа на мрежата. За получаване на информацията е използван лазерен диод с дължина на вълната 850 nm.

Ключовата иновация е решаването на проблема с изравняването на оптичния път. Учените са разработили модул за идентификация на изображенията и система за светлинна комуникация, които са закрепени върху триосов жироскопен стабилизатор. Системата за идентификация на изображенията улавя светлината от другите възли и предава контролни сигнали към стабилизатора, който помага за поддържане на подравняването на оптичния път в реално време. Това осигурява стабилно двупосочно прехвърляне на данни, дори когато мрежовите възли се движат.

По време на експериментите системата демонстрира способност да прехвърля данни със скорост до 4 Mbit/s, която е достатъчна за предаване на видео и аудио. Тестовете бяха проведени както на открит терен, така и в затворен воден резервоар, демонстрирайки успешна оперативна съвместимост между въздушната и подводната среда. Системата също така осигури достъп до интернет чрез Wi-Fi.

/Бъдещите планове на изследователите включват комбиниране на жични и безжични възли, използващи различни дължини на вълните на светлината, както и интеграция с радио, сонарни и други технологии. В бъдеще те планират да разработят система, която да комбинира комуникацията през свободното пространство и на ниво микрочипове, което ще направи възможно създаването на мощни информационно-изчислителни платформи. Това е един нов и интересен подход, който наистина може да промени много неща в сферата на мобилните комуникации.