211service.com
Wi-Fi z prędkością światła
Sieć bezprzewodowa, która wykorzystuje odbite światło podczerwone zamiast fal radiowych, przesyła dane w powietrzu z prędkością jednego gigabita na sekundę — sześć do 14 razy szybciej niż najszybsza sieć Wi-Fi. Takie sieci optyczne mogłyby zapewnić szybszą i bezpieczniejszą komunikację i byłyby szczególnie odpowiednie do stosowania w szpitalach, samolotach i fabrykach, gdzie transmisja częstotliwości radiowych może zakłócać działanie sprzętu nawigacyjnego, urządzeń medycznych lub systemów sterowania. Inną możliwą aplikacją jest sieć bezprzewodowa w kinie domowym; system, który przesyła dane z szybkością 1,6 gigabita na sekundę, może transmitować dwa oddzielne kanały telewizyjne o wysokiej rozdzielczości w całym pomieszczeniu, co przekracza przepustowość dowolnego istniejącego systemu radiowego.
Jasne światło : Ten eksperymentalny system może przesyłać dane z szybkością jednego gigabita na sekundę. Do transmisji danych używany jest laser na podczerwień (czarne urządzenie po prawej stronie).
Absolwent Penn State Jarir Fadlullah i Mohsen Kavehrad , profesor elektrotechniki i dyrektor uniwersyteckiego Centrum Badań Technologii Informacyjnych i Komunikacyjnych, zbudował i przetestował system eksperymentalny. Ich Ustawiać przesyłał dane przez pomieszczenie, modulując wiązkę światła podczerwonego, która była skupiona na suficie i wychwytując odbicia za pomocą specjalnie zmodyfikowanego fotodetektora. Para twierdzi, że ich pomiary pokazują, że system może obsługiwać szybkości transmisji danych znacznie przekraczające jeden gigabit na sekundę, o które obecnie twierdzą.
Prawdopodobnie będzie to technologia komunikacji bezprzewodowej nowej generacji, mówi Zhengyuan Daniel Xu , profesor elektrotechniki na Uniwersytecie Kalifornijskim w Riverside. Xu jest także dyrektorem Centrum światła UC , konsorcjum naukowców pracujących nad bezprzewodową komunikacją optyczną w różnych kampusach UC. Światło zapewnia wyższą szybkość transmisji danych niż częstotliwości radiowe, a RF ma już bardzo zatłoczone widmo.
Optyczne sieci bezprzewodowe mogą również oferować mniej zakłóceń i większe bezpieczeństwo niż sieci o częstotliwości radiowej, mówi Kavehrad. Podczas gdy sygnały radiowe przechodzą przez ściany i drzwi, światło nie, co ułatwia ponowne wykorzystanie częstotliwości i utrudnia przechwycenie transmisji. Zauważa również, że w przeciwieństwie do częstotliwości radiowych, obszar widmowy dla całego światła – podczerwonego, widzialnego i ultrafioletowego – jest nieuregulowany na całym świecie. Może to ułatwić komercjalizację optycznych sieci bezprzewodowych.
Naukowcy badali wewnętrzną komunikację optyczną od późnych lat 70., kiedy inżynierowie IBM Zürich zbudowali pierwszy działający system. Technologia osłabła, ponieważ Internet był jeszcze w powijakach i nie było popytu na bezprzewodowe systemy szerokopasmowe – choć zainteresowanie wzrosło w ciągu ostatnich kilku lat.
Demonstracja Kavehradu to zdecydowanie najwyższa prędkość, jaka została zademonstrowana dla wewnętrznej bezprzewodowej sieci optycznej, mówi Walencja M. Joyner , adiunkt inżynierii elektrycznej i komputerowej na Uniwersytecie Tufts. Zauważa, że szczególnie ważne są odległości transmisji, jakie osiągnęli on i Fadlullah, oraz wykorzystanie przez nich światła rozproszonego, a nie systemu optycznego punkt-punkt. Mówi, że demonstrowanie szybkich możliwości wewnętrznych sygnałów optycznych wiąże się z wieloma wyzwaniami. Fakt, że był w stanie zademonstrować system jeden gigabit na sekundę ze światłem rozproszonym, jest niezwykle istotny. To drastycznie zmniejsza złożoność systemu nadawczo-odbiorczego.
Kavehrad i Fadlullah zbudowali eksperymentalny system przy użyciu lasera na podczerwień o małej mocy, aby zapobiec możliwym uszkodzeniom oczu lub skóry. Skupili światło przez soczewkę, tworząc eliptyczny punkt na suficie; następnie użyli detektora światła o wysokiej czułości zwanego fotodiodą lawinową, aby wychwycić światło odbite od sufitu. Wykorzystali plastikową soczewkę holograficzną, aby zebrać wystarczającą ilość światła odbitego od miejsca na suficie i skupić je na aktywnym obszarze fotodiody. Używając obiektywu, Fadlullah i Kavehrad mogli przesyłać sygnał optyczny z szybkością jednego gigabita na sekundę przez pomieszczenie o długości około ośmiu metrów i szerokości czterech metrów.
Sieci optyczne w wolnej przestrzeni były wcześniej wykorzystywane do przesyłania danych szerokopasmowych na duże odległości, ale duża moc laserów oraz potrzeba wyraźnej linii widzenia i niezwykle precyzyjnego ustawienia między nadajnikiem a odbiornikiem ograniczyły ich użyteczność. Niskoenergetyczne podejście do rozproszonego światła, które wybrały Kavehrad i Fadlullah, nie wymaga tak precyzyjnego ustawienia i jest znacznie bardziej praktyczne w komunikacji wewnętrznej. Kavehrad twierdzi, że ich system powinien działać zarówno w świetle widzialnym, ultrafioletowym, jak i podczerwieni.
Firmy takie jak Intel , Intercyfrowy , Siemens , Sony , Samsung , Mitsubishi , oraz Sanyo Wszyscy prowadzą badania nad optycznymi sieciami bezprzewodowymi, mówią Kavehrad i Xu. Kilka z tych firm jest członkami Stowarzyszenie danych w podczerwieni (IrDA) , organizacja branżowa, która opracowuje standardy techniczne komunikacji bezprzewodowej w podczerwieni. IrDA ogłosiła niedawno standard GigaIR dla bardzo krótkich łączy komunikacyjnych w podczerwieni, działających z prędkością jednego gigabita na sekundę. A grupa robocza IEEE 802.15, która ustala standardy dla bezprzewodowych sieci osobistych, pracuje nad stworzeniem standardów dla sieci bezprzewodowych wykorzystujących światło widzialne, mówi Fadlullah.
Kavehrad mówi, że zanim optyczne sieci bezprzewodowe staną się rzeczywistością, trzeba będzie wykonać wiele prac inżynieryjnych. On i Fadlullah używali laserów, nadajników i odbiorników nieprzeznaczonych do komunikacji w ich eksperymentalnym systemie; cały ten sprzęt musi być zoptymalizowany pod kątem sieci danych. Jednak Kavehrad mówi, że jeśli rozwój białych diod LED do oświetlenia wnętrz będzie kontynuowany w obecnym tempie, w ciągu trzech lat powinno być możliwe stworzenie praktycznych bezprzewodowych sieci optycznych. Głównymi czynnikami ograniczającymi będą branże i ich polityka, a także popyt konsumencki – mówi.