Исследователи продемонстрировали прототип мобильной сети связи all-light, прокладывающей путь к бесперебойной связи в воздушной, наземной и подводной среде, даже когда узлы связи находятся на движущемся транспортном средстве. Это достижение может обеспечить бесперебойный обмен данными в динамичных и сложных условиях для навигации, реагирования на чрезвычайные ситуации, исследований и коммерческих операций.

«Наша беспроводная сеть all-light объединяет различные источники света, чтобы обеспечить бесперебойную связь, а также динамически выравнивать оптические пути между движущимися узлами», — сказал руководитель исследовательской группы Юнвин Ван из Нанкинского университета почты и телекоммуникаций в Китае. «Это обеспечивает двустороннюю передачу данных в реальном времени, гарантируя надежную связь и обмен данными внутри и между сетями, независимо от среды».

В журнале Optics Express исследователи показывают , что два прототипа коммуникационных устройств, отдельно размещенных на двух движущихся транспортных средствах, могут устанавливать двунаправленную передачу света между движущимися сетевыми узлами в воздушной и подводной среде.

«Наша новая беспроводная оптическая система связи может обеспечить непрерывное подключение для важных мобильных узлов, таких как дроны, транспортные средства и корабли», — сказал Ван. «Это может преобразовать способ работы мобильных сетей », — сказал Ван.

Решение проблемы выравнивания

Новая работа основана на предыдущих экспериментах, в которых исследователи продемонстрировали полностью световую связь на основе фиксированных узлов связи.

«В этой работе мы решаем сложную задачу динамического выравнивания оптического пути для достижения мобильной полнодуплексной световой связи», — сказал Ван. «Мы также предоставляем новую сетевую архитектуру, которая обеспечивает равномерное и точное всеобъемлющее соединение во всех ее частях, одновременно поддерживая быстрый двусторонний обмен данными».

Новая система объединяет мобильную связь зеленого света по схеме протокола управления передачей /межсетевого протокола (TCP/IP) со связью синего лазера для обмена данными между подводными аппаратами.

Исследователи также использовали систему связи в глубоком ультрафиолетовом свете для «солнечно-слепой» беспроводной передачи данных, которая не страдает от помех от солнечного излучения, и систему связи на основе лазерного диода 850 нм для приема данных. Все системы связи были соединены последовательно через коммутаторы Ethernet, которые обеспечивают доступ к различным терминалам, включая датчики и персональные компьютеры.

Для установления двунаправленной передачи света через воздушную и подводную среду между подвижными сетевыми узлами требуется оптическое выравнивание между различными системами связи. Исследователи достигли этого, построив модуль идентификации изображения и полнодуплексный модуль световой связи, которые упакованы вместе и закреплены на трехосевом карданном стабилизаторе.

Модуль идентификации изображения захватывает изображения света, поступающего от других систем связи, и обеспечивает сигналы обратной связи в реальном времени для управления трехосным стабилизатором карданного подвеса. Это позволяет установке динамически поддерживать выравнивание оптического пути между двумя концами световой связи, делая возможной мобильную двунаправленную передачу данных по схеме TCP/IP.

Исследователи также разработали полную архитектуру картографической сети, которая обеспечивает бесперебойный и сбалансированный поток данных между всеми узлами, гарантируя двунаправленную передачу данных в режиме реального времени, чтобы информацию можно было отправлять и получать одновременно без задержек или потери данных.

Воздушно-водная связь

Исследователи продемонстрировали свою новую сеть, разработав два устройства связи с зеленым светом и модулями идентификации изображений, каждое из которых было установлено на трехосевом карданном стабилизаторе и установлено на отдельных движущихся транспортных средствах.

Во время испытаний, проведенных на открытом газоне ночью и при полном солнечном свете, а также с внутренним резервуаром для воды, исследователи продемонстрировали двунаправленную передачу света между узлами мобильной сети в воздушной и подводной среде с максимальной полосой пропускания модуляции 4 Мбит/с, что достаточно быстро для передачи видео и аудио. Система также смогла бесперебойно передавать видеосвязь в обеих средах и предоставлять доступ в Интернет через модем Wi-Fi.

Далее исследователи хотят создать сеть связи all-light, которая объединяет проводные режимы с беспроводными подвижными и фиксированными узлами и источниками света с различными длинами волн. Они также хотели бы в конечном итоге объединить мобильную связь all-light с технологиями радио, сонара и газовой связи, чтобы создать будущую сеть связи.

«В будущем мы сможем объединить внутричиповую световую связь со световой связью в свободном пространстве, чтобы создать полностью световую межсоединенную коммуникационную сеть, которая сможет передавать и получать данные через пространство и среду чипа для обеспечения бесшовной связи», — сказал Ван.

«Такие сложные полностью световые сети взаимосвязей могут быть использованы для разработки современных систем обработки информации и вычислений».