ما هو الاتصال اللاسلكي البصري؟

يعد الاتصال اللاسلكي البصري (OWC) أحد أشكال الاتصالات البصرية التي يتم من خلالها إرسال الإشارات باستخدام الضوء المرئي غير الموجه أو الأشعة تحت الحمراء (IR) أو الأشعة فوق البنفسجية (UV).

غالبًا ما يشار إلى أنظمة OWC التي تعمل بأطوال موجية مرئية (390 - 750 نانومتر) باسم اتصالات الضوء المرئي (VLC). تستفيد أنظمة VLC من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) ويمكن أن تنبض بسرعات عالية جدًا دون تأثيرات ملحوظة على مخرجات الإضاءة والعين البشرية. يمكن استخدام VLC في مجموعة واسعة من التطبيقات بما في ذلك الشبكة المحلية اللاسلكية والشبكة المحلية اللاسلكية الشخصية وشبكات المركبات. من ناحية أخرى، تعمل أنظمة OWC الأرضية من نقطة إلى نقطة، والمعروفة أيضًا باسم أنظمة بصريات الفضاء الحر (FSO)، على ترددات قريبة من الأشعة تحت الحمراء (750 - 1600 نانومتر). تستخدم هذه الأنظمة عادةً بواعث الليزر وتوفر روابط بروتوكول شفافة وفعالة من حيث التكلفة مع معدلات بيانات عالية (أي 10 جيجابت/ثانية لكل طول موجي) وتوفر حلاً محتملاً لاختناقات التوصيل. يتزايد أيضًا الاهتمام بالاتصالات فوق البنفسجية (UVC) نظرًا للتطورات الحديثة في مصادر/كواشف ضوء الحالة الصلبة التي تعمل في طيف الأشعة فوق البنفسجية الذي لا تتعرض لأشعة الشمس (200 - 280 نانومتر). وفي هذا النطاق الذي يسمى النطاق فوق البنفسجي العميق، يكون الإشعاع الشمسي ضئيلًا عند مستوى الأرض، مما يجعل من الممكن تصميم كاشف لحساب الفوتون مع جهاز استقبال واسع المجال يزيد من الطاقة المستقبلة دون إضافة ضوضاء خلفية إضافية.

لعقود من الزمن، كان الاهتمام بالاتصالات اللاسلكية الضوئية مقتصرًا في المقام الأول على التطبيقات العسكرية السرية والتطبيقات الفضائية بما في ذلك الوصلات بين الأقمار الصناعية والفضاء السحيق. حتى الآن، كان اختراق OWC للسوق على نطاق واسع محدودًا، ولكن IrDA يعد حل إرسال لاسلكي قصير المدى ناجحًا للغاية.

بدءًا من التوصيل البيني البصري في الدوائر المتكاملة وحتى وصلات البناء البيني الخارجية للاتصالات عبر الأقمار الصناعية، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الاتصالات اللاسلكية الضوئية في مجموعة واسعة من تطبيقات الاتصالات.

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

1. مسافات قصيرة للغاية

الاتصالات البينية في حزم متعددة الشرائح مكدسة ومعبأة بإحكام.

2. المسافات القصيرة

في معيار IEEE 802.15.7، الاتصال تحت الماء ضمن تطبيقات شبكة المنطقة المحلية اللاسلكية (WBAN) وتطبيقات الشبكة المحلية الشخصية اللاسلكية (WPAN).

3. المدى المتوسط

اتصالات الأشعة تحت الحمراء الداخلية والاتصالات بالضوء المرئي (VLC) لشبكات المنطقة المحلية اللاسلكية (WLans) بالإضافة إلى الاتصالات من مركبة إلى مركبة ومن مركبة إلى البنية التحتية.

الخطوة 4: عن بعد

الاتصال بين المباني، المعروف أيضًا باسم الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر (FSO).

5. المسافة الإضافية

الاتصالات بالليزر في الفضاء وخاصة للربط بين الأقمار الصناعية وإنشاء الأبراج الفضائية.