قد تتخطى الاتصالات بالضوء المرئي خدمة الـ Wi-Fi في المواقع الصناعية.
يتزايد باستمرار الاعتماد على مصابيح الإضاءة LEDs كمصدر لإنارة الغُرف، حيث أنها تفتح مجالاً جديداً لربط الأجهزة النقالة بالإنترنت، بنطاق تردد أكبر وسرعة استجابة أعلى من تلك الموجودة في تقنية Wi-Fi. على الأقل، هذا ما يأمله الباحث Harald Haas، رئيس قسم الاتصالات النّقالة في جامعة ادنبره، حيث يقول :” جميع العناصر وجميع الآليات متواجدة حالياً. يبقى علينا أن نجمعها ونجعلها تعمل معاً.”
يعمل Haas مع مجموعة من الباحثين من جامعة كامبريدج، أكسفورد، سانت أندروز St. Andrews وستراثكلايد Strathclyde في هذا المشروع منذ أربع سنوات، وقد تم تمويله بمبلغ قدره 5.8 مليون جنيه استرليني من مجمع الهندسة والعلوم الفيزيائية في انجلترا، حيث أنهم يواصلون سعيهم وراء “الاتصالات بالضوء المرئي فائقة التوازي Ultraparallel Visible Light Communication”، والتي تَستخدم عدة ألوان من الضوء لتأمين روابط النّطاق الترددي العالي لمسافات تبلغ بضعة أمتار. قد تعمل تكنولوجيا Li-Fi، كما تم تسميتها، كمُلحق أو حتى بديل للتكنولوجيا المُعتادة التي تعتمد على الراديو، وهي تقنية Wi-Fi. لكن التنافس مع تكنولوجيا الراديو الشائعة بشكلٍ كبير لن يكون سهلاً أبداً.
في مؤتمر الضوئيات من IEEE في شهر تشرين الأول/أكتوبر، أظهر أعضاء هذا البحث التّقدم الذي أحرزوه. على سبيل المثال، استخدم الفريق مصابيح الإضاءة LEDs، المتوافرة في السوق – زرقاء، حمراء وخضراء – كبواعث Emitters وديودات ضوئية للكشف عن الضوء. بفعل ذلك، يكونوا قد أنشأوا نظاماً يستطيع إرسال واستقبال البيانات بمُعدّل إجمالي يبلغ 110 ميغابت في الثانية. في حين حقق الإرسال بجهةٍ واحدة فقط مُعدلاً قدره 155 ميغابت في الثانية.
لكن Haas يقول أن هذه النسخة محدودة بسبب الليدات المتواجدة، وبسبب استخدامها كمُرسل ومُستقبل بنفس الوقت. لكن قام بعض الأعضاء المشاركين في هذا البحث بتشكيل مصباح إضاءة LED أفضل، والذي يُوّفر نسبة قريبة إلى 4 غيغابت في الثانية والتي تعمل على 5 ميلي-واط فقط من إنتاج الطاقة الضوئية وباستخدام ديود ضوئي بنطاقٍ ترددي عالي في المستقبل. باستخدام عدسة بسيطة لتحسين المسافة، تستطيع إرسال البيانات ضمن مسافة 10 أمتار بمعدل 1.1 غيغابت في الثانية وقريباً سيزيدون هذا المعدل إلى 15Gb/s كما يقول Haas. تقنية Wi-Fi المعتادة بتردد 60 غيغا-هرتز تصل إلى معدل قدره 7Gb/s ، بينما تقنية Li-Fi قد تُحقق ضعف هذا المعدل.
ومن أجل الحصول على مستقبلاتٍ أفضل، يقوم الباحثون باستخدام نمط خاص من الديودات الضوئية والمعروف باسم “Avalanche Photodiodes” حيث يتواجد يقوم فوتون فردي بـ “ضرب” المُستقبل مما ينتج سلسلة من الالكترونات، وهو الأمر الذي يُسبب تضخيم الإشارة. قام فريق Haas في مركز أبحاث وتطوير تقنية Li-Fi بصنع أول شريحة مستقبل Li-Fi بمُكاملة ديود ضوئي مع شريحة CMOS. تتضمن الدارة المُتكاملة التي تبلغ مساحتها 7.8 ميلي-متر مربع 49 ديود ضوئي.
في مشروع آخر، أعلن معهد فراونهوفر للأنظمة الضوئية الصغرية في مدينة Dresden في ألمانيا عن مجموعة من الخطط لإنشاء Li-Fi Hotspot في معرض Electronia الذي يقام في ميونخ. يقول Frank Deicke، الذي يترأس فريق المُطورين لهذه التقنية في معهد فراونهوفر، أن الأنظمة ستستخدم غالباً ضوء الأشعة تحت الحمراء Infrared light وستتوجه نحو الاستخدام الصناعي وليس الاستهلاك المَحلي. تم تعيين نقطة الاتصال “Hotspot” لتكون رابط من نقطة إلى نقطة وبمعدل نقل بيانات يصل إلى 1Gb/s.
يقول Deicke :”في جميع الأحوال لديك معدل بيانات يساوي ذلك الذي يتم بواسطة كبل USB. يُعتبر ذلك تحدياً كبيراً بالنسبة لمُعظم التقنيات اللاسلكية، مثل تقنية Wi-Fi والبلوتوث Bluetooth”. وكميزةٍ أخرى، يُقاس “كمون Latency” تقنية Wi-Fi – وهو الفترة الزمنية بين إرسال الإشارة وإستقبالها – بالميلي ثانية، بينما يكون كمون تقنية Li-Fi من رتبة المايكروثانية، أي أنها أسرع بحوالي 1000 مرة. في التطبيقات الصناعية، حيث تتدفق البيانات بين أجهزة الاستشعار، المُحرّكات ووحدة التحكم، قد يجعل الكمون المُنخفض ومعدلات البيانات المرتفعة استخدام تقنية Li-Fi أمراً مُفيداً في الأماكن التي لا يمكن الاستفادة فيها من Wi-Fi.
ولكن يقول Deicke أن تقنية Li-Fi قد تستطيع أن تُكمل تقنيات الاتصالات القائمة، بما في ذلك خدمة Wi-Fi و “غيغابت إيثرنت Gegabit Ethernet”. الآن، لا يُركز فريقه على جمعها مع الإضاءة العامة، وذلك بناءً على إقتراح Haas.
يهدف مجموعة من الباحثين الأكاديميين الأوروبيين وشركات الشبكات إلى دخول السوق الاستهلاكية. وتعمل المَجموعة على مشروع يسمى “تصميم الشبكات المُبتكرة سهلة الإدارة والتقارب المتطور (ACEMIND) ” والذي يهدف لتطوير وسائل إدارة الشبكات المَحلية في المنازل والشركات الصغيرة. يتضمن ACEMIND عدداً من المشاريع الاستعراضية لاختبار التقنيات المُختلفة، من ضمنها تقنية Li-Fi. اعتقد Dmitris Katsianis من جامعة اثينا، وأحد المشاركين في ACEMIND، أن تقنية Li-Fi ستُصبح جاهزة للاستخدام العملي في غضون خمس سنوات. “تتميز Li-Fi كونها مفيدة في المساحات ذات الحساسية الكهرومغناطيسية كما في المشافي، كابينات الطائرات ومحطات توليد الطاقة،” كما يقول.
يأمل Haas الاعتماد على سوق أضخم يكثير من الحالي. فهو يعتقد أن مصابيح الإضاءة LEDs ستتطور وتُصبح أكبر من مصدر إضاءة فقط، كما تطورت الهواتف المَحمولة من أجهزة إتصال إلى حواسيب نقالة. “في غضون 25 سنة، ستَحظى جميع المصابيح في منزلك على قوة المُعالجة الموجودة في هاتفك اليوم،” كما يقول. ” ستخدم في المستقبل مجال الإضاءة، كواحد من العديد من المجالات المختلفة.”
للمزيد حول هذا الموضوع: إنترنت بسرعة الضوء: نعرف على معيار Li-Fi
المصدر: IEEE Spectrum
2 تعليقات