Нова комуникационна мрежа, базирана на светлина работи на сушата, в морето и във въздуха

Нова комуникационна мрежа базирана на светлина, разработена в рамките на научноизследователско сътрудничество между Университета по пощи и телекомуникации в Нанкин и компанията за монолитни оптоелектронни технологии „Суджоу Лайтинг Чип“ в Китай прави реалност безпроблемната връзка на сушата, в морето и във въздуха.

Докато градските пейзажи могат да се радват на предимствата на безжичния 5G интернет, много хора по света все още се нуждаят от широколентов достъп. Дори Илън Мъск да иска да превърне космическите свръхбързи интернет връзки в норма, услугите не могат да бъдат доставени за подводни дейности, където научните изследвания и проучванията ги изискват.

Дълго време човечеството е разчитало на комуникационна технология, базирана на радиовълни, и едва наскоро е преминало към оптична комуникация. Макар че оптичните комуникации са бързи, някои ограничения им пречат да улеснят безпроблемните взаимовръзки. Изследователският екип в Китай проучи недостатъците на комуникациите, базирани на светлината. Той предложи иновативен подход, който прави възможни непрекъснатите връзки.

Многоспектърна комуникационна мрежа

Базираните на светлина комуникационни мрежи са използвани в специфични сценарии. Поради това те не могат да се използват в различни среди, като вода и въздух. За да се създаде безпроблемна мрежа, първо трябваше да се преодолее това препятствие. Затова изследователите се насочиха към четири спектъра на светлината, за да разработят оперативно съвместима комуникационна мрежа.

Екипът използва синя светлина за подводни приложения, тъй като морската вода има намален прозорец на поглъщане на синьо-зелена светлина в сравнение с други дължини на вълната. Това позволява на сигналите да пътуват по-далеч под водата и да комуникират с подводни устройства или шамандури.

Над водата се използват бели светодиоди за предаване на информация между шамандури и кораби или превозни средства, намиращи се над водата.

Във въздуха за комуникация се използва дълбока ултравиолетова светлина, тъй като светлинният спектър е защитен от смущенията на слънчевата светлина. В космическото пространство се използва спектър, близък до инфрачервения. За да направят системата полезна в настоящия сценарий, изследователите са създали и мрежа, която позволява на различни устройства да имат достъп до интернет чрез схема TCP/IP. Така че устройствата да могат да функционират като терминали за интернет на нещата (IoT).

Колко добре работи комуникацията, базирана на светлина?

За да бъде възможна тази комуникация, светодиодите и схемите за модулация определят пропускателната способност на мрежата. Докато лавинният фотодиод ограничава обхвата на предаване, а оптичният лентов филтър изолира желаните светлинни сигнали от тези в другите спектри.

Изследователите успешно демонстрираха, че мрежата може да осъществи пълна дуплексна видео комуникация в реално време и предаване на данни, изображения и аудио файлове чрез кабелен и безжичен достъп. Пълният дуплекс на видеото позволява съдържанието да се предава и приема едновременно, което е изискване за приложения като видеоконференции.

Изследователите подават към мрежата видеоклипове в реално време с резолюция 2560 × 1440 и 1920 × 1080 пиксела при 22 кадъра в секунда. Те били приемани ясно и без никакво забавяне. Максималният коефициент на загуба на пакети е 5,80 %, а закъснението на предаването е 74 милисекунди, както се потвърждава от инструмент за анализ на мрежови пакети.

Понастоящем екипът работи по усъвършенстване на мрежата чрез използване на мултиплексиране с разделяне на дължината на вълната. Това ще подобри и цялостната ефективност и производителност на мрежата, се казва в съобщение за пресата.

Резултатите от изследването са публикувани в списание Optical Express.