Как свет соединил мир: под водой, в воздухе и космосе

Ученые создали уникальную сеть связи на основе света, обеспечивающую бесперебойную связность в космосе, воздухе и под водой. Новаторская разработка , представленная группой исследователей из Нанкинского университета почтовой и телекоммуникационной связи и компании Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd. в Китае, позволяет передавать данные в режиме реального времени без прерывания, используя различные типы источников света для поддержки связи в любой среде.

Система спроектирована таким образом, что может поддерживать как проводное, так и беспроводное подключение к устройствам, обеспечивая двустороннюю передачу данных между узлами сети. Это критически важно для предоставления различных услуг разным пользователям одновременно. К примеру, в океанах и озерах сенсоры могут собирать экологические данные и передавать их на поверхностные буи, которые, в свою очередь, могут отправлять данные по беспроводной связи через поверхность воды или на большие расстояния между городами. Сеть также может подключаться к интернету через модем, предоставляя доступ к основной сети для обмена информацией в отдаленных местах.

Для интеграции сети в различных средах, исследователи использовали четыре спектра света: синий свет для подводной связи, белые светодиоды для передачи информации между объектами на воде, глубокий ультрафиолетовый свет для связи с воздушными устройствами, такими как дроны, и ближние инфракрасные лазерные диоды для точечной связи в открытом пространстве. Это позволяет системе управлять беспилотными подводными аппаратами или устанавливать связь между подводными устройствами и буями.

Ключевым аспектом проекта является создание единого режима передачи данных, который интегрируется с использованием коммутаторов Ethernet. Это обеспечивает полнодуплексную связь в реальном времени и передачу данных, включая видео, сенсорные данные, изображения и аудиофайлы, как по проводным, так и по беспроводным каналам. При этом достигается максимальная потеря пакетов всего 5.80% и задержка передачи данных менее 74 миллисекунд.

В дальнейшем исследователи планируют увеличить пропускную способность сети за счет использования мультиплексирования с разделением по длине волны, чтобы устранить узкие места, вызванные светодиодами, и улучшить общую эффективность и производительность сети. Работа над поддержкой мобильных узлов, а не только стационарных, ставит перед учеными задачу выравнивания светового сигнала, что особенно важно для использования с подводным оборудованием и дронами.