Bezprzewodowa transmisja optyczna kluczem do szybkiej i bezpiecznej komunikacji we wnętrzach

Bezprzewodowa transmisja optyczna kluczem do szybkiej i bezpiecznej komunikacji we wnętrzach

Według inżynierów z Penn State University, światło jest znacznie lepsze od fal radiowych jeśli chodzi o komunikację bezprzewodową. Optyczne systemy komunikacyjne mogłyby zapewnić szybszą i bezpieczniejszą wymianę danych, szczególnie w zamkniętych przestrzeniach jak szpitale, wnętrza samolotów czy zakłady przemysłowe.

Nadawanie informacji z wykorzystaniem światła przez światłowody lub bezprzewodowo to nie nowość, ale istniejące dziś systemy wymagają bezpośredniej widoczności odbiornika dla nadajnika, w przeciwnym razie sygnał ulega rozproszeniu i ma niską siłę. Badacze z Penn State wybrali inne podejście do sprawy, z wykorzystaniem nadajników wieloelementowych i odbiorników wielogałęziowych w konfiguracji quasi-rozproszonej.

System korzysta z diody laserowej wysokiej mocy – urządzenia przetwarzającego energię elektryczną na światło – jako nadajnika optycznego oraz fotodiody lawinowej – przetwarzającej światło na energię elektryczną – jako odbiornika. Światło z nadajnika odbijane przez ściany wnętrza trafia do odbiornika – nie jest więc wymagana bezpośrednia widoczność urządzeń ani ich fizyczne połączenie.

„O ile ściany nie będą całkowicie czarne, nie ma powodu do obaw o transmisję danych w obrębie pomieszczenia” mówią twórcy systemu. Badacze przetestowali jego działanie dla światła z zakresu podczerwieni, ale jak twierdzą, będzie on też działał w świetle widzialnym i ultrafioletowym. „System optyczny, który opracowaliśmy może pracować w bardzo szerokim paśmie, a więc z dużą szybkością. Możemy przesyłać nawet to gigabita na sekundę i więcej, w paśmie 1 GHz.”

Naukowcy uważają swój pomysł za niemal idealny. Fale radiowe również nie potrzebują bezpośredniego kontaktu nadajnika z odbiornikiem, ale mogą przenikać przez większość materiałów co jest utrudnieniem pod względem bezpieczeństwa. Dla odmiany światło w pomieszczeniu bez okien nie wydostanie się z niego - to podnosi bezpieczeństwo transmisji. Poza tym możliwe jest wykorzystanie tych samych częstotliwości w sąsiednich pomieszczeniach bez jakichkolwiek zakłóceń, a w przypadku konieczności komunikacji „przez ścianę” można sygnał przekształcić na elektryczny i przekazać go tam przewodem, a następnie z powrotem przekonwertować na świetlny.

„Najlepsze zabezpieczenie to zabezpieczenie fizyczne.” mówi Mohshen Kavehrad, profesor z PSU. „Jeśli przed włamaniem się do sieci musisz włamać się do budynku, sprawy się komplikują.”

Kavehrad dodaje, że system optyczny może działać w wielu miejscach, gdzie transmisja radiowa mogłaby zakłócać pracę innych urządzeń. Chodzi przede wszystkim o szpitale, ale także o wnętrza samolotów czy niektóre zakłady przemysłowe.

Prace przy testowaniu systemu, m. in. jego pracy w świetle widzialnym i ultrafioletowym, będą kontynuowane. Naukowcy wierzą też, że uda się go połączyć z elementami diodowego oświetlenia wnętrz.

(bj)