ما هي الاتصالات اللاسلكية الضوئية؟

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

تُعرف أنظمة الاتصالات اللاسلكية الضوئية (OWC) العاملة بأطوال موجية مرئية (390-750 نانومتر) باسم الاتصالات الضوئية المرئية (VLC). تستفيد هذه الأنظمة من الثنائيات الباعثة للضوء (LED) وتستطيع النبض بسرعات عالية جدًا دون أي تأثير ملحوظ على شدة الإضاءة أو على العين البشرية. يمكن استخدام VLC في مجموعة واسعة من التطبيقات، بما في ذلك الشبكات المحلية اللاسلكية (WLAN) والشبكات الشخصية اللاسلكية وشبكات المركبات. من جهة أخرى، تعمل أنظمة الاتصالات اللاسلكية الضوئية الأرضية من نقطة إلى نقطة، والمعروفة أيضًا باسم أنظمة البصريات في الفضاء الحر (FSO)، بترددات الأشعة تحت الحمراء القريبة (750-1600 نانومتر). تستخدم هذه الأنظمة عادةً باعثات ليزر، وتوفر روابط شفافة للبروتوكولات بتكلفة منخفضة ومعدلات بيانات عالية (أي 10 جيجابت/ثانية لكل طول موجي)، كما تُقدم حلًا محتملًا لاختناقات الشبكة. يتزايد الاهتمام أيضًا بالاتصالات فوق البنفسجية (UVC) نظرًا للتطورات الحديثة في مصادر/كاشفات الضوء الصلبة العاملة في طيف الأشعة فوق البنفسجية غير المرئية للشمس (200-280 نانومتر). في هذا النطاق المسمى بالأشعة فوق البنفسجية العميقة، يكون الإشعاع الشمسي ضئيلاً على مستوى سطح الأرض، مما يجعل من الممكن تصميم كاشف عد الفوتونات مع مستقبل واسع المجال يزيد من الطاقة المستلمة دون إضافة ضوضاء خلفية إضافية.

لعقود طويلة، اقتصر الاهتمام بالاتصالات اللاسلكية الضوئية بشكل أساسي على التطبيقات العسكرية السرية والتطبيقات الفضائية، بما في ذلك الاتصالات بين الأقمار الصناعية والوصلات في الفضاء السحيق. وحتى الآن، لا يزال انتشار هذه التقنية في السوق محدودًا، إلا أن تقنية IrDA تُعدّ حلاً ناجحًا للغاية في مجال الإرسال اللاسلكي قصير المدى.

بدءًا من الربط البصري في الدوائر المتكاملة وصولاً إلى روابط المباني الخارجية والاتصالات عبر الأقمار الصناعية، يمكن استخدام أنواع مختلفة من الاتصالات اللاسلكية البصرية في مجموعة واسعة من تطبيقات الاتصالات.

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

1. مسافات قصيرة للغاية

الاتصال بين الرقاقات في حزم متعددة الرقاقات مكدسة ومكتظة بإحكام.

2. المسافات القصيرة

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

3. نطاق متوسط

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

الخطوة الرابعة: جهاز التحكم عن بعد

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

5. مسافة إضافية

الاتصالات الليزرية في الفضاء، وخاصة للروابط بين الأقمار الصناعية وإنشاء مجموعات الأقمار الصناعية.