Các nhà nghiên cứu ở Trung Quốc đã đã trình diễn một mạng truyền thông nguyên mẫu có thể truyền và nhận dữ liệu xuyên không gian, không khí và nước hoàn toàn ở bước sóng quang học. Nếu được mở rộng thành công, thiết kế mạng mới có thể có các ứng dụng đa dạng như điều hướng, giám sát sinh thái, viễn thám, hỗ trợ khẩn cấp và kết nối các thiết bị trong cái gọi là “Internet of Things”. 

nhiều quang học ngày nay thông tins mạngs được thiết kế để hoạt động chỉ trong một trung bình: dưới nước, trên cạn, thông qua không gian hoặc trong không khí. Tạo ra một duy nhất hệ thống có thể hoạt động in tất cả các of cácmôi trường se là một nhiệm vụ không hề dễ dàng, vì yêu cầu của mỗi người là khác nhau. Flàm đầy họ yêu cầu do đó có nghĩa là kết hợp nhiều công nghệ. 

Một nhóm dẫn đầu bởi chuyên gia vi điện tử Yongjin Wang của Đại học Bưu chính Viễn thông Nam Kinh và Công ty TNHH Công nghệ quang điện tử nguyên khối chip chiếu sáng Tô Châu. hiện đã thực hiện được điều đó bằng cách sử dụng bốn nguồn ánh sáng khác nhau để thiết lập các liên kết truyền thông ánh sáng không dây đồng thời trong bất kỳ môi trường nào trong số này. “Mạng không dây mới của chúng tôi cho phép kết nối không bị gián đoạn giữa các môi trường, tạo điều kiện truyền dữ liệu hai chiều theo thời gian thực giữa các nút mạng thực hiện liên lạc và trao đổi dữ liệu trong và giữa các mạng,” Wang nói. 

Bốn liên kết truyền thông ánh sáng không dây song công hoàn toàn  

Đối với dưới nước trong mạng lưới của mình, các nhà nghiên cứu đã chọn ánh sáng xanh vì nước biển hấp thụ ít hơn phần quang phổ điện từ này, nghĩa là ánh sáng có thể truyền đi xa hơn. Để liên lạc với các thiết bị trên không như máy bay không người lái, họ đã sử dụng ánh sáng cực tím sâu vì nó mang lại khả năng liên lạc “mù mặt trời” mà không bị ánh sáng mặt trời can thiệp. Đối với các ứng dụng trên không khác, họ sử dụng giao tiếp bằng ánh sáng trắng không dây, trong khi đối với liên lạc điểm-điểm trong không gian trống, họ chọn điốt laser cận hồng ngoại. Các điốt này phát ra ánh sáng theo một hướng với công suất quang cao, một lần nữa cho phép tín hiệu truyền đi xa hơn. 

<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=”Nhấp để mở hình ảnh trong cửa sổ bật lên” href=”https://zephyrnet.com/wp-content/uploads/2024/04/all -optical-space-air-sea-communication-network-makes-its-debut-physical-world-1.jpg”>

"Của chúng ta Mạng bao gồm bốn liên kết truyền thông ánh sáng không dây song công hoàn toàn này, được kết nối nối tiếp thông qua bộ chuyển mạch Ethernet,” Wang giải thích. “Cũng có thể truy cập có dây và không dây vào mạng truyền thông toàn ánh sáng, cung cấp các tùy chọn kết nối linh hoạt.”  

SWang cho biết, việc tách các dải ánh sáng khác nhau cũng ngăn cản tín hiệu bị nhiễu, nghĩa là mạng có thể truyền nhiều tín hiệu đồng thời mà không ảnh hưởng đến hiệu suất. Mạng có thể được kết nối với Internet thông qua modem, cho phép mọi người ở các địa điểm xa xôi trên đại dương, chẳng hạn như quyền truy cập vào mạng đường trục để chia sẻ thông tin. Ông cho biết thêm, nó cũng cho phép tổ chức hội nghị truyền hình và các hoạt động truyền tải khác thông qua bộ TCP/IP (Giao thức điều khiển chuyển tiếp/Giao thức Internet) được sử dụng rộng rãi, khiến nó cũng phù hợp với các ứng dụng Internet of Things. “Ví dụ: khi một video trực tuyến 2560 × 1440 pixel ở tốc độ 22 khung hình mỗi giây được đưa vào mạng, người dùng truy cập mạng từ bất kỳ nút nào có thể truy cập video này với một chút độ trễ,” anh nói Thế giới Vật lý.  

Từ một hệ thống truyền thông đơn lẻ đến một mạng  

Theo Wang và cộng sự, Mạng truyền thông toàn ánh sáng là một “bước đột phá lớn”, giúp có thể chuyển đổi từ các hệ thống truyền thông ánh sáng không dây đơn lẻ sang một mạng gồm các hệ thống đó. Một mạng lưới như vậy sẽ chống lại nhiễu điện từ (EMI), khiến nó trở nên đặc biệt hấp dẫn khi liên lạc với các thiết bị dưới nước và cụm máy bay không người lái. Wang giải thích: “Đây là lý do tại sao chúng tôi đang nỗ lực tích hợp các nút di động trong mạng chứ không phải các nút cố định như trường hợp hiện tại”. “Tuy nhiên, điều này sẽ không dễ dàng vì nó đòi hỏi phải giải quyết thách thức về 'căn chỉnh ánh sáng' và tốc độ thiết lập mạng.”  

Các nhà nghiên cứu, những người mô tả mạng mới trong quang học nhanh, cũng có kế hoạch nâng cao thông lượng của mạng truyền thông của họ bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là ghép kênh phân chia bước sóng. Họ cho biết, điều này sẽ cải thiện hiệu suất và hiệu suất tổng thể của mạng bằng cách loại bỏ độ trễ liên quan đến việc sử dụng điốt laser cận hồng ngoại.