最新的網絡架構利用各種光源來克服環境造成的障礙。科學傢們創建一個完全基於光的通信網絡，可以在太空、空中和水下環境中實現無縫連接。新的網絡設計結合不同類型的光源，無論在什麼環境下都能確保連接。
研究人員開發出一種創新的全光通信網絡，可在太空、空中和水下等各種環境中實現無縫連接。通過整合多個光源，該網絡可在不同介質間進行不間斷的實時數據傳輸，從而增強通信、導航和數據交換能力。資料來源：南京郵電大學，王永進
來自南京郵電大學的研究團隊負責人王永進說："在當今世界，數據傳輸對通信、導航、應急響應、研究和商業活動至關重要。這種新型無線網絡可實現跨環境的不間斷連接，促進網絡節點之間的雙向實時數據傳輸，從而在網絡內部和網絡之間進行通信和數據交換"。
在 Optica 出版集團的《光學快報》（Optics Express）雜志上，研究人員描述這種完全基於光的通信網絡，並演示網絡節點之間的實時視頻通信。他們還展示該網絡能同時支持有線和無線設備接入，並能在網絡節點之間進行雙向數據傳輸。這兩種功能對於同時向不同用戶提供各種服務至關重要。
全光通信可用於海洋和湖泊，例如，傳感器收集生態數據並與水面浮標通信。然後，數據可以通過無線方式在水面或城市之間的長距離傳輸鏈路上發送。該網絡還可以通過調制解調器連接到互聯網，讓身處偏遠海域等地的人們能夠訪問主幹網絡，共享信息。
建立綜合網絡
無線光通信網絡通常是為特定場景設計的，缺乏與其他通信系統的互操作性。要建立天-空-海互聯，需要將多種技術融合在一起，形成一個無縫的通信網絡，這是一項艱巨的任務。為實現這一目標，研究人員利用四種光的光譜為四種不同的環境或應用建立無線光通信鏈路。
研究人員進行的實驗表明，全光通信網絡可以通過有線和無線接入實現全雙工實時視頻通信以及傳感器、圖像和音頻文件的尋址傳輸。資料來源：南京郵電大學，王永進
他們使用藍光進行水下通信，因為海水對藍綠色光的吸收窗口較小，與其他波長的光相比，藍綠色光可以在水下傳播得更遠。這使得該系統可用於控制無人駕駛水下航行器，或在水下設備和浮標之間建立通信。白光 LED 用於在浮標或水面上的船隻等物體之間傳輸信息。
在與無人機等機載設備連接時，則使用深紫外光。這提供太陽盲通信，可防止陽光幹擾。最後，為在自由空間進行點對點通信，使用近紅外激光二極管，因為它們能發出定向光，具有很高的光功率。研究人員還根據 TCP/IP 協議設計一種可無線或有線訪問互聯網的網絡，使其適用於物聯網應用。
連接光源
王說："重要的是要從藍光、白光、深紫外波長和激光二極管的通信中建立一種統一的傳輸模式，這樣我們就能利用以太網交換機將它們整合在一起。"為使這項工作成為可能，LED 和調制方案決定網絡吞吐量，而光電二極管則限制傳輸范圍，光學帶通濾波器將所需的光信號與其他光譜的光信號隔離開來。
研究人員的研究表明，全光通信網絡可以通過有線和無線接入完成全雙工實時視頻通信以及傳感器數據、圖像和音頻文件的傳輸。全雙工視頻意味著可以同時傳輸和接收視頻，這是視頻會議等應用所必需的。當以每秒 22 幀的速度向網絡傳輸 2560 × 1440 和 1920 × 1080 像素的實時視頻時，視頻依然清晰，幾乎沒有延遲。使用網絡數據包分析工具測得的最大數據包丟失率為 5.80%，傳輸延遲低於 74 毫秒。
現在，研究人員的目標是利用波分復用技術消除 LED 造成的瓶頸，從而提高全光通信網絡的吞吐量。這將有助於提高網絡的整體效率和性能。他們還致力於實現移動節點，而不僅僅是固定節點，這就需要解決光對準的難題。這對於水下設備和無人機的使用尤為重要。
編譯自:ScitechDaily