ارتباط بی‌سیم نوری چیست؟

ارتباط بی‌سیم نوری (OWC) نوعی ارتباط نوری است که در آن سیگنال‌ها با استفاده از نور مرئی، مادون قرمز (IR) یا فرابنفش (UV) هدایت‌نشده منتقل می‌شوند.

سیستم‌های OWC که در طول موج‌های مرئی (390 تا 750 نانومتر) کار می‌کنند، اغلب به عنوان ارتباط نور مرئی (VLC) شناخته می‌شوند. سیستم‌های VLC از دیودهای ساطع‌کننده نور (LED) بهره می‌برند و می‌توانند با سرعت‌های بسیار بالا و بدون اثرات قابل توجه بر خروجی نور و چشم انسان پالس ارسال کنند. VLC می‌تواند در طیف وسیعی از کاربردها از جمله شبکه‌های محلی بی‌سیم، شبکه‌های محلی شخصی بی‌سیم و شبکه‌های وسایل نقلیه استفاده شود. از سوی دیگر، سیستم‌های OWC نقطه به نقطه زمینی، که به عنوان سیستم‌های اپتیک فضای آزاد (FSO) نیز شناخته می‌شوند، در فرکانس‌های نزدیک به مادون قرمز (750 تا 1600 نانومتر) کار می‌کنند. این سیستم‌ها معمولاً از ساطع‌کننده‌های لیزر استفاده می‌کنند و پیوندهای شفاف پروتکل مقرون به صرفه با نرخ داده بالا (یعنی 10 گیگابیت بر ثانیه در هر طول موج) ارائه می‌دهند و یک راه حل بالقوه برای تنگناهای بک‌هال ارائه می‌دهند. علاقه به ارتباط فرابنفش (UVC) نیز به دلیل پیشرفت‌های اخیر در منابع/آشکارسازهای نور حالت جامد که در طیف فرابنفش کورکننده خورشید (200 تا 280 نانومتر) کار می‌کنند، رو به افزایش است. در این باند به اصطلاح فرابنفش عمیق، تابش خورشیدی در سطح زمین ناچیز است و این امر طراحی یک آشکارساز شمارش فوتون با گیرنده میدان وسیع را ممکن می‌سازد که انرژی دریافتی را بدون افزودن نویز پس‌زمینه اضافی افزایش می‌دهد.

برای دهه‌ها، علاقه به ارتباطات بی‌سیم نوری عمدتاً به کاربردهای نظامی مخفی و کاربردهای فضایی از جمله پیوندهای بین ماهواره‌ای و فضای عمیق محدود شده است. تا به امروز، نفوذ OWC در بازار انبوه محدود بوده است، اما IrDA یک راه‌حل انتقال بی‌سیم برد کوتاه بسیار موفق است.

از اتصال نوری در مدارهای مجتمع گرفته تا پیوندهای بین ساختمانی در فضای باز و ارتباطات ماهواره‌ای، انواع ارتباطات بی‌سیم نوری می‌توانند به طور بالقوه در طیف گسترده‌ای از کاربردهای ارتباطی مورد استفاده قرار گیرند.

ارتباطات بی‌سیم نوری را می‌توان بر اساس برد انتقال به پنج دسته تقسیم کرد:

۱. مسافت‌های بسیار کوتاه

ارتباط بین تراشه‌ای در بسته‌های چند تراشه‌ایِ روی هم چیده شده و فشرده.

۲. مسافت‌های کوتاه

در استاندارد IEEE 802.15.7، ارتباطات زیر آب تحت شبکه‌های بی‌سیم محلی بدن (WBAN) و شبکه‌های بی‌سیم محلی شخصی (WPAN) کاربرد دارند.

۳. برد متوسط

ارتباطات مادون قرمز داخلی و نور مرئی (VLC) برای شبکه‌های محلی بی‌سیم (WLans) و همچنین ارتباطات خودرو به خودرو و خودرو به زیرساخت.

مرحله ۴: کنترل از راه دور

اتصال بین ساختمانی، که با نام ارتباط نوری فضای آزاد (FSO) نیز شناخته می‌شود.

۵. فاصله زیاد

ارتباطات لیزری در فضا، به ویژه برای ارتباط بین ماهواره‌ها و ایجاد منظومه‌های ماهواره‌ای.