ما هو الاتصال اللاسلكي البصري؟

الاتصالات البصرية اللاسلكية (OWC) هي شكل من أشكال الاتصالات البصرية حيث يتم نقل الإشارات باستخدام الضوء المرئي غير الموجه أو الأشعة تحت الحمراء (IR) أو الأشعة فوق البنفسجية (UV).

غالبًا ما يُشار إلى أنظمة OWC التي تعمل عند أطوال موجية مرئية (390 - 750 نانومتر) باسم اتصالات الضوء المرئي (VLC). تستفيد أنظمة VLC من الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs) ويمكنها النبض بسرعات عالية جدًا دون تأثيرات ملحوظة على خرج الإضاءة والعين البشرية. يمكن استخدام VLC في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الشبكات المحلية اللاسلكية والشبكات المحلية الشخصية اللاسلكية وشبكات المركبات. من ناحية أخرى، تعمل أنظمة OWC الأرضية من نقطة إلى نقطة، والمعروفة أيضًا باسم أنظمة بصريات الفضاء الحر (FSO)، عند ترددات قريبة من الأشعة تحت الحمراء (750 - 1600 نانومتر). تستخدم هذه الأنظمة عادةً بواعث ليزر وتوفر روابط شفافة للبروتوكول فعالة من حيث التكلفة بمعدلات بيانات عالية (أي 10 جيجابت/ثانية لكل طول موجي) وتوفر حلاً محتملاً لاختناقات النقل الخلفي. يتزايد الاهتمام باتصالات الأشعة فوق البنفسجية (UVC) بفضل التطورات الحديثة في مصادر/كاشفات الضوء ذات الحالة الصلبة التي تعمل في طيف الأشعة فوق البنفسجية العمياء للشمس (200-280 نانومتر). في هذا النطاق، الذي يُسمى نطاق الأشعة فوق البنفسجية العميقة، يكون الإشعاع الشمسي ضئيلاً للغاية على مستوى الأرض، مما يُتيح تصميم كاشف لعد الفوتونات مزود بمستقبل واسع المجال يزيد من الطاقة المُستقبلة دون إضافة ضوضاء خلفية إضافية.

لعقود من الزمن، اقتصر الاهتمام بالاتصالات اللاسلكية الضوئية بشكل أساسي على التطبيقات العسكرية السرية وتطبيقات الفضاء، بما في ذلك الاتصالات بين الأقمار الصناعية وروابط الفضاء العميق. حتى الآن، لا يزال انتشار OWC في السوق واسع النطاق محدودًا، إلا أن IrDA يُعدّ حلاً ناجحًا للغاية للإرسال اللاسلكي قصير المدى.

من الربط البصري في الدوائر المتكاملة إلى الروابط الخارجية بين المباني إلى الاتصالات عبر الأقمار الصناعية، يمكن استخدام أشكال مختلفة من الاتصالات اللاسلكية البصرية في مجموعة واسعة من تطبيقات الاتصالات.

يمكن تقسيم الاتصالات اللاسلكية البصرية إلى خمس فئات وفقًا لنطاق الإرسال:

1. مسافات قصيرة جدًا

الاتصالات بين الرقائق في حزم متعددة الرقائق مكدسة ومضغوطة بإحكام.

2. مسافات قصيرة

في معيار IEEE 802.15.7، يتم إجراء الاتصالات تحت الماء بموجب تطبيقات شبكة الجسم المحلية اللاسلكية (WBAN) وشبكة المنطقة المحلية الشخصية اللاسلكية (WPAN).

3. متوسط ​​المدى

الاتصالات الداخلية بالأشعة تحت الحمراء والضوء المرئي (VLC) للشبكات المحلية اللاسلكية (WLans) بالإضافة إلى الاتصالات بين المركبات وبين المركبات والبنية التحتية.

الخطوة 4: عن بعد

الاتصال بين المباني، والمعروف أيضًا باسم الاتصالات البصرية في الفضاء الحر (FSO).

5. مسافة إضافية

الاتصالات بالليزر في الفضاء، وخاصة للربط بين الأقمار الصناعية وإنشاء مجموعات الأقمار الصناعية.