Onderzoekers in China hebben dat gedaan demonstreerde een prototype van een communicatienetwerk dat gegevens volledig op optische golflengten door de ruimte, de lucht en het water kan verzenden en ontvangen. Als het met succes wordt opgeschaald, kan het nieuwe netwerkontwerp uiteenlopende toepassingen hebben, zoals navigatie, ecologische monitoring, teledetectie, noodhulp en het verbinden van apparaten binnen het zogenaamde ‘Internet of Things’. 

Veel van de hedendaagse optiek communicaties netwerks zijn ontworpen om in slechts één te werken Medium: onderwater, over land, door ruimte of in de lucht. Het creëren van een single systeem dat kan besturen in allen of dedeze omgevingen is geen gemakkelijke taak, omdat de vereisten van elk verschillend zijn. Fulfilling aan hen eisen dus betekent het combineren van meerdere technologieën. 

Een team onder leiding van micro-elektronica-expert Yongjin Wang van de Nanjing University of Posts en Telecommunicatie en Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. heeft dat nu gedaan door vier verschillende lichtbronnen te gebruiken om gelijktijdige draadloze lichtcommunicatieverbindingen tot stand te brengen in al deze omgevingen. “Ons nieuwe draadloze netwerk maakt ononderbroken connectiviteit tussen omgevingen mogelijk, waardoor real-time gegevensoverdracht in twee richtingen mogelijk wordt gemaakt tussen de netwerkknooppunten die de communicatie en gegevensuitwisseling binnen en tussen netwerken uitvoeren”, zegt Wang. 

Vier full-duplex draadloze lichtcommunicatieverbindingen  

Voor de onderwaterwereld deel van hun netwerk kozen de onderzoekers voor blauw licht omdat zeewater minder absorbeert in dit deel van het elektromagnetische spectrum, wat betekent dat licht verder kan reizen. Om te communiceren met apparaten in de lucht, zoals drones, gebruikten ze diep ultraviolet licht omdat dit ‘zonneblinde’ communicatie mogelijk maakt zonder interferentie van zonlicht. Voor andere luchttoepassingen gebruikten ze draadloze witlichtcommunicatie, terwijl ze voor punt-tot-puntcommunicatie in de vrije ruimte nabij-infraroodlaserdiodes kozen. Deze diodes zenden licht uit in één richting met een hoog optisch vermogen, waardoor de signalen opnieuw verder kunnen reizen. 

<a data-fancybox data-src="https://zephyrnet.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=”Klik om afbeelding in pop-up te openen” href=”https://zephyrnet.com/wp-content/uploads/2024/04/all -optische-ruimte-lucht-zee-communicatienetwerk-maakt-zijn-debuut-natuurkunde-wereld-1.jpg”>

"Onze netwerk bestaat uit deze vier full-duplex draadloze lichtcommunicatieverbindingen, die in serie zijn verbonden via Ethernet-switches”, legt Wang uit. “Zowel bekabelde als draadloze toegang tot het all-light communicatienetwerk is ook mogelijk, wat flexibele connectiviteitsopties biedt.”  

SHet scheiden van de verschillende lichtbanden voorkomt ook dat signalen interfereren, wat betekent dat het netwerk veel signalen tegelijkertijd kan verzenden zonder dat dit ten koste gaat van de prestaties, zegt Wang. Het netwerk kan via een modem met internet worden verbonden, waardoor mensen op afgelegen oceaanlocaties bijvoorbeeld toegang krijgen tot het backbone-netwerk voor het delen van informatie. Het maakt ook videoconferenties en andere transmissies mogelijk via de veelgebruikte TCP/IP-suite (Transition Control Protocol/Internet Protocol), voegt hij eraan toe, waardoor het ook geschikt is voor Internet of Things-toepassingen. “Wanneer bijvoorbeeld een online video van 2560 x 1440 pixels met 22 frames per seconde in het netwerk wordt ingevoerd, kunnen gebruikers die vanaf elk knooppunt toegang hebben tot het netwerk, deze video met weinig vertraging bezoeken”, vertelt hij. Natuurkunde wereld.  

Van één communicatiesysteem naar een netwerk  

Volgens Wang en collega's, het all-light-communicatienetwerk is een “grote doorbraak”, die het mogelijk moet maken om over te stappen van afzonderlijke draadloze lichtcommunicatiesystemen naar een netwerk daarvan. Een dergelijk netwerk zou bestand zijn tegen elektromagnetische interferentie (EMI), waardoor het bijzonder aantrekkelijk is voor communicatie met onderwaterapparatuur en droneclusters. “Dit is de reden waarom we werken aan de integratie van mobiele knooppunten in het netwerk, in plaats van aan vaste knooppunten, zoals momenteel het geval is”, legt Wang uit. “Dit zal echter niet eenvoudig zijn, omdat het de uitdaging van ‘lightalignment’ en de snelheid van netwerkopbouw zal moeten aanpakken.”  

De onderzoekers, wie beschrijf het nieuwe netwerk in Optics Express, zijn ook van plan de doorvoer van hun communicatienetwerk te verbeteren door gebruik te maken van een techniek die golflengteverdelingsmultiplexing wordt genoemd. Dit zal, zo zeggen zij, de algehele efficiëntie en prestaties van het netwerk verbeteren door de vertragingen te elimineren die gepaard gaan met het gebruik van nabij-infrarode laserdiodes.