211service.com
Wi-Fi med lysets hastighed
Et trådløst netværk, der bruger reflekteret infrarødt lys i stedet for radiobølger, har transmitteret data gennem luften med en hastighed på en gigabit i sekundet – seks til 14 gange hurtigere end det hurtigste Wi-Fi-netværk. Sådanne optiske netværk kunne give hurtigere og mere sikker kommunikation og ville være særligt velegnede til brug på hospitaler, fly og fabrikker, hvor radiofrekvenstransmission kan forstyrre navigationsudstyr, medicinsk udstyr eller kontrolsystemer. En anden mulig anvendelse er trådløst netværk til hjemmebiografer; et system, der transmitterer data med 1,6 gigabit pr. sekund, kunne udsende to separate high-definition tv-kanaler på tværs af et rum, en kapacitet, der overstiger båndbredden af ethvert eksisterende radiosystem.
Skarpt lys : Dette eksperimentelle system kan overføre data med en gigabit i sekundet. En infrarød laser (den sorte enhed til højre) bruges til at overføre dataene.
Penn State kandidatstuderende Jarir Fadlullah og Mohsen Kavehrad , professor i elektroteknik og direktør for universitetets Center for Informations- og Kommunikationsteknologiforskning, byggede og testede det eksperimentelle system. Deres Opsætning sendte data på tværs af et rum ved at modulere en stråle af infrarødt lys, der var fokuseret på loftet og opfange refleksionerne ved hjælp af en specielt modificeret fotodetektor. Parret siger, at deres målinger viser, at systemet kunne understøtte datahastigheder langt ud over den ene gigabit pr. sekund, de i øjeblikket hævder.
Dette vil sandsynligvis være den næste generation af trådløs kommunikationsteknologi, siger Zhengyuan Daniel Xu , professor i elektroteknik ved University of California, Riverside. Xu er også direktør for UC-Lyscenter , et konsortium af forskere, der arbejder med trådløs optisk kommunikation på forskellige UC-campusser. Lys vil give dig højere datahastigheder end radiofrekvenser, og RF har allerede et meget overbelastet spektrum.
Optiske trådløse netværk kan også tilbyde mindre interferens og større sikkerhed end radiofrekvensnetværk, siger Kavehrad. Mens radiosignaler passerer gennem vægge og døre, gør lys det ikke, hvilket gør det lettere at genbruge frekvenser og sværere at opsnappe transmissioner. Han bemærker også, at i modsætning til radiofrekvenser er spektralområdet for alt lys - infrarødt, synligt og ultraviolet - ureguleret på verdensplan. Dette kan gøre det lettere at kommercialisere optiske trådløse netværk.
Forskere har studeret indendørs optisk kommunikation siden slutningen af 1970'erne, hvor ingeniører hos IBM Zürich byggede det første fungerende system. Teknologien sygnede hen, fordi internettet stadig var i sin vorden, og der var ingen efterspørgsel efter trådløse bredbåndssystemer – selvom interessen er taget til i de sidste par år.
Kavehrads demonstration er langt den højeste hastighed, der er blevet demonstreret for et indendørs trådløst optisk netværk, siger Valencia M. Joyner , assisterende professor i elektro- og computerteknik ved Tufts University. Hun bemærker, at de transmissionsafstande, som han og Fadlullah opnåede, og deres brug af diffust lys frem for et punkt-til-punkt optisk system, er særligt vigtige. Der er mange udfordringer med at demonstrere højhastighedsegenskaberne ved indendørs optiske signaler, siger hun. Det faktum, at han var i stand til at demonstrere et system på én gigabit pr. sekund med diffust lys, er ekstremt betydningsfuldt. Det reducerer transceiversystemets kompleksitet drastisk.
Kavehrad og Fadlullah byggede det eksperimentelle system ved hjælp af en laveffekt infrarød laser for at forhindre mulig skade på øjne eller hud. De fokuserede lyset gennem en linse og skabte en elliptisk plet på loftet; de brugte derefter en højfølsom lysdetektor kaldet lavinefotodiode til at opfange lyset, der reflekteres fra loftet. De brugte en holografisk plastlinse til at indsamle nok reflekteret lys fra loftspotten og fokusere det på fotodiodens aktive område. Ved at bruge linsen kunne Fadlullah og Kavehrad sende et optisk signal på én gigabit pr. sekund på tværs af et rum omkring otte meter langt og fire meter bredt.
Free-space optiske netværk er tidligere blevet brugt til at transmittere bredbåndsdata over lange afstande, men lasernes høje effekt og behovet for en klar synslinje og ekstremt præcis justering mellem sender og modtager har begrænset deres anvendelighed. Den energibesparende, diffuse lystilgang, som Kavehrad og Fadlullah valgte, kræver ikke så præcis justering og er meget mere praktisk til indendørs kommunikation. Kavehrad siger, at deres system skal fungere til synligt og ultraviolet lys såvel som infrarødt.
Virksomheder som f.eks Intel , InterDigital , Siemens , Sony , Samsung , Mitsubishi , og Sanyo forfølger alle forskning i optiske trådløse netværk, siger Kavehrad og Xu. Flere af disse virksomheder er medlemmer af Infrared Data Association (IrDA) , en brancheorganisation, der udvikler tekniske standarder for infrarød trådløs kommunikation. IrDA annoncerede for nylig GigaIR-standarden for meget kort rækkevidde, line-of-sight infrarøde kommunikationsforbindelser, der opererer med en gigabit per sekund. Og IEEE 802.15-arbejdsgruppen, som sætter standarder for trådløse personlige netværk, arbejder på at skabe standarder for trådløse netværk, der bruger synligt lys, siger Fadlullah.
Kavehrad siger, at der skal ske en masse ingeniørarbejde, før optiske trådløse netværk er en realitet. Han og Fadlullah brugte lasere, sendere og modtagere, der ikke var designet til kommunikation i deres eksperimentelle system; alt det udstyr skal være optimeret til datanetværk. Men, siger Kavehrad, hvis udviklingen af hvide LED'er til indendørs belysning fortsætter i dets nuværende tempo, burde det være muligt at have praktiske trådløse optiske netværk inden for tre år. De væsentligste begrænsende faktorer vil være industrier og deres politik samt forbrugernes efterspørgsel, siger han.