Det har forskere i Kina demonstrert en prototype kommunikasjonsnettverk som kan overføre og motta data gjennom rom, luft og vann utelukkende ved optiske bølgelengder. Hvis det blir vellykket oppskalert, kan det nye nettverksdesignet ha så forskjellige applikasjoner som navigasjon, økologisk overvåking, fjernmåling, nødhjelp og tilkoblingsenheter innenfor det såkalte "tingenes internett". 

Mange av dagens optiske kommunikasjons nettverks er designet for å fungere i bare ett medium: under vann, over land, gjennom plass eller i luften. Opprette en enkelt system som kan betjene in alle of dese miljøer er ingen lett oppgave, ettersom kravene til hver er forskjellige. Fulfilling dem krav dermed betyr å kombinere flere teknologier. 

Et team ledet av mikroelektronikkekspert Yongjin Wang fra Nanjing University of Post and Telecommunications og Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. har nå gjort nettopp det ved å bruke fire forskjellige lyskilder for å etablere samtidige trådløse lyskommunikasjonsforbindelser i alle disse miljøene. "Vårt nye trådløse nettverk muliggjør uavbrutt tilkobling på tvers av miljøer, og muliggjør toveis sanntidsdataoverføring mellom nettverksnodene som utfører kommunikasjon og datautveksling innenfor og mellom nettverk," sier Wang. 

Fire full-dupleks trådløse lyskommunikasjonskoblinger  

For undervannet del av nettverket deres, valgte forskerne blått lys fordi sjøvann absorberer mindre i denne delen av det elektromagnetiske spekteret, noe som betyr at lys kan reise lenger. For å kommunisere med luftbårne enheter som droner, brukte de dypt ultrafiolett lys fordi det gir "solar-blind" kommunikasjon uten forstyrrelser fra sollys. For andre luftbaserte applikasjoner brukte de trådløs kommunikasjon med hvitt lys, mens for punkt-til-punkt-kommunikasjon i ledig plass valgte de nær-infrarøde laserdioder. Disse diodene sender ut lys i én retning med høy optisk effekt, noe som igjen lar signalene reise videre. 

<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=”Klikk for å åpne bildet i popup” href=”https://zepyrnet.com/wp-content/uploads/2024/04/all -optisk-rom-luft-sjø-kommunikasjonsnettverk-gjør-debuten-fysikk-verden-1.jpg”>

"Vår nettverket består av disse fire full-dupleks trådløse lyskommunikasjonslinkene, som er koblet i serie via Ethernet-svitsjer, forklarer Wang. "Både kablet og trådløs tilgang til all-light kommunikasjonsnettverket er også mulig, noe som gir fleksible tilkoblingsmuligheter."  

SÅ separere de forskjellige lysbåndene forhindrer også signaler fra å forstyrre, noe som betyr at nettverket kan overføre mange signaler samtidig uten at det går på bekostning av ytelsen, sier Wang. Nettverket kan kobles til Internett via et modem, og gir folk på avsidesliggende steder i havet, for eksempel tilgang til ryggradsnettverket for informasjonsdeling. Den tillater også videokonferanser og andre overføringer via den mye brukte TCP/IP-suiten (Transition Control Protocol/Internet Protocol), legger han til, og gjør den også egnet for Internet of Things-applikasjoner. "For eksempel, når en 2560 × 1440 pikslers nettvideo med 22 bilder per sekund mates inn i nettverket, kan brukere som får tilgang til nettverket fra hvilken som helst node besøke denne videoen med lite forsinkelse," forteller han Fysikkverden.  

Fra et enkelt kommunikasjonssystem til et nettverk  

I følge Wang og kolleger, all-light kommunikasjonsnettverket er et "stort gjennombrudd", et som skal gjøre det mulig å gå over fra enkelt trådløse lys kommunikasjonssystemer til et nettverk av dem. Et slikt nettverk vil motstå elektromagnetisk interferens (EMI), noe som gjør det spesielt attraktivt for kommunikasjon med undervannsutstyr og droneklynger. "Dette er grunnen til at vi jobber med å integrere mobile noder i nettverket, i stedet for faste noder, slik tilfellet er nå," forklarer Wang. "Dette vil imidlertid ikke være lett, siden det vil kreve å takle utfordringen med 'lett justering' og nettverksetableringshastighet."  

Forskerne, som beskriv det nye nettverket i Optikkekspress, planlegger også å øke gjennomstrømningen til kommunikasjonsnettverket deres ved å bruke en teknikk som kalles bølgelengdedelingsmultipleksing. Dette, sier de, vil forbedre nettverkets generelle effektivitet og ytelse ved å eliminere forsinkelsene forbundet med bruk av nær-infrarøde laserdioder.