激光网3月1日消息，研究人员开发了一种全光通信网络，可以在太空、空中和水下环境中实现无缝连接。新的网络设计结合了不同类型的光源，以确保无论环境如何，都能实现连接。
“在当今世界，数据传输对于通信、导航、应急响应、研究和商业活动至关重要，”来自南京邮电大学和苏州照明芯片单片光电技术有限公司的研究团队负责人Yongjin Wang说。“这种新的无线网络实现了跨环境的不间断连接，促进了网络节点之间的双向实时数据传输，这些节点在网络内部和网络之间进行通信和数据交换。”
在Optica Publishing Group期刊Optics Express中，研究人员描述了完全基于光的通信网络，并演示了网络节点之间的实时视频通信。他们还表明，它可以同时支持有线和无线设备访问，并且可以在网络节点之间进行双向数据传输。这两种功能都是同时为不同用户提供各种服务的关键。
“全光通信可用于海洋和湖泊，例如，传感器收集生态数据并与水面浮标通信，”王说。“然后，数据可以通过水面或城市之间的长距离传输链路无线发送。该网络还可以通过调制解调器连接到互联网，例如，允许可能位于偏远海洋位置的人们访问骨干网络以共享信息。
无线光通信网络通常是为特定场景而设计的，缺乏与其他通信系统的互操作性。建立空-空-海互联需要一项艰巨的任务，即以一种创建无缝通信网络的方式将多种技术结合在一起。为了实现这一目标，研究人员使用四种光谱来建立四种不同环境或应用的无线光通信链路。
他们使用蓝光进行水下通信，因为海水对蓝绿光的吸收窗口减少，与其他波长相比，海水可以在水下传播得更远。这可以使该系统用于控制无人水下航行器或在水下设备和浮标之间建立通信。白色 LED 用于在浮标或水面上的船只等物体之间传输信息。
为了与无人机等机载设备连接，使用深紫外线。这提供了日盲通信，防止了阳光的干扰。最后，对于自由空间中的点对点通信，应用了近红外激光二极管，因为它们发射具有高光功率的定向光。研究人员还设计了一种允许基于TCP / IP方案的无线或有线访问互联网的方式，这使得它对物联网应用很有用。
“通过与蓝光、白光、深紫外波长和激光二极管的通信建立统一的传输模式非常重要，这样我们就可以使用以太网交换机将它们集成在一起，”王说。“为了使这项工作成为可能，LED和调制方案决定了网络吞吐量，而雪崩光电二极管限制了传输范围，而光学带通滤波器将所需的光信号与其他光谱中的光信号隔离开来。
研究人员表明，全光通信网络可以通过有线和无线接入实现传感器数据、图像和音频文件的全双工实时视频通信和传输。全双工视频是指可以同时发送和接收视频，这对于视频会议等应用是必要的。当 2560 × 1440 和 1920 × 1080 像素的实时视频以每秒 22 帧的速度输入网络时，它们仍然清晰，几乎没有延迟。使用网络数据包分析工具，测量了最大丢包率为5.80%，传输延迟低于74毫秒。
现在，研究人员的目标是通过使用波分复用来消除LED引起的瓶颈，从而提高全光通信网络的吞吐量。这将有助于提高网络的整体效率和性能。他们还在努力允许移动节点，而不仅仅是固定节点，这需要解决光对准的挑战。这对于与水下设备和无人机一起使用尤为重要。
