هل اقتربنا من الحصول على الواي فاي من خلال الأشعة الضوئية؟

إن بطئ اتصال الواي فاي، أمر مزعج يختبره كل منا، إذ يزداد الاِستهلاك اليومي للبيانات في منازلنا يوماً بعد يوم، الأمر الذي أدى لنمو وازدحام شبكة الواي فاي. و في سبيل إيجاد حلول لهذه المشكلة قامت مجموعة من الباحثين بجامعة ايندهوفر التقنية بابتكار تقنية مذهلة توفر اتصال بالشبكة من خلال الأشعة تحت الحمراء غير الضارة.

لا توفر التقنية الجديدة قدرة هائلة على النقل – تصل لما يزيد عن 40 جيجا بايت بالثانية لكل حزمة من الأشعة – فحسب بل تجعل عملية المشاركة أمراً من الماضي حيث تخصص التقنية حزمة من الأشعة لكل جهاز متصل. و كانت التقنية الجديدة هي موضوع أطروحة الدكتوراه للباحث (جوني او- Joanne Oh ) والذي نال عنها درجة الدكتوراه مع مرتبة الشرف الأسبوع الماضي.

وتتميز هذه التقنية التي جري تطويرها في ايندهوفر ببساطتها من حيث فكرة عملها وبتكلفتها غير الباهظة، حيث ترسل البيانات عبر مجموعة من الهوائيات الضوئية التي تركب بالسقف عبر مجموعة من الحزم الضوئية بدقة متناهية من خلال الألياف الضوئية. هذا بالإضافة إلى عدم وجود تكلفة كبيرة للصيانة حيث لا توجد أجزاء متحركة في نظام التشغيل وكذلك لا حاجة لوجود مصدر خارجي للطاقة. وتتكون الهوائيات من زوج من المرسلات التي تصدر الأشعة الضوئية بأطوال موجية مختلفة وبزوايا مختلفة أيضاً (محزز الحيود الموجب passive diffraction gratings). وتتغير اتجاهات الضوء بتغير الأطوال الموجية له ولا تسبب الأطوال الموجية للأشعة تحت الحمراء أي ضرر على شبكية العين، لذلك من الآمن استخدام هذه التقنية.

انعدام التشويش:

فاذا تحركت بعيدا عن الضوء بهاتفك الذكي أو حاسوبك سيستمر اتصالك بالشبكة عبر إحدى الحزم الضوئية الأخرى، حيث ترصد الشبكة أماكن تواجد الأجهزة بدقة باستخدام موجات الراديو المنعكسة، كما أن إضافة أجهزة جديدة للشبكة هو أمر بسيط للغاية حيث لن تحتاج لمشاركة حزمتك مع أجهزة اخرى ولن تعاني من التشويش الناتج عن شبكات الواي فاي المحيطة.

قدرة الضوء على نقل البيانات:

تستخدم تقنية الواي فاي في الوقت الحالي موجات الراديو في النقل بتردد يصل إلى 2.5 \ 5 جيجا هرتز، بينما يقوم النظام المبتكر بجامعة ايندهوفر بالنقل بتردد يصل إلى 200 تيرا هرتز بموجات تصل أطوالها إلى 1500 نانومتر وما يزيد، أي أطوال موجية أعلى ببضعة الآلاف من المرات، الأمر الذي يوفر قدرة ضخمة علي نقل البيانات. وقام – جوني أو – باختبار التقنية من خلال النقل بسرعة 42.8 جيجا بت/للثانية في مسافة 2.5 متر وبالمقارنة بمتوسط سرعة النقل في هولندا والتي تصل إلى 17 ميجا بت/للثانية نجد أن سرعة النقل أعلى بمقدار ألفين مرة من السرعة الحالية والتي قد تصل الي 300 ميجا بت/للثانية في أحسن الأحوال وباستخدام أفضل أجهزة التوجيه. وحاليا تستخدم تقنية النقل الضوئي في التنزيلات فقط من دون الرفع اذ يحتاج الرفع لسرعة نقل أقل من التنزيل.

خمس سنوات:

ما أنجزه طالب الدكتوراه -جوني او- كان جزءا من مشروع أكبر يترأسه تون كونين Ton Koonen أستاذ تكنولوجيا الاتصالات ذات الحزم العريضة، بتمويل من مجلس البحوث الأوروبي. وركز جوني او في أبحاثه بالدرجة الأولى على تقنية نقل البيانات عبر الحزم الضوئية المباشرة للأشعة تحت الحمراء، وتتنوع الأبحاث الأخرى حول تطوير تكنولوجيا رصد مواقع الأجهزة وحول تطوير شبكة الألياف الضوئية التي تربط الهوائيات. ويتوقع كونين أن التطوير سيستمر لخمس سنوات أخرى قبل أن تطرح التقنية الجديدة للاستخدام، كما يتوقع استخدام هذه التقنية مع الأجهزة ذات الاِستهلاك العالي للبيانات مثل شاشات الفيديو والحواسيب المحمولة والأجهزة اللوحية.

العديد من الأجهزة في الوقت ذاته:

ولم يقتصر تطوير الشبكات اللاسلكية الضوئية الداخلية على (او وكونين) فقط بل قامت مجموعة من الجامعات والمعاهد البحثية حول العالم بدراسة إمكانية نقل البيانات من خلال وحدات إضاءة من نوع LED ولكن لم يكن عرض النطاق الترددي بالقدر الكافي هذا بالإضافة إلى الأضطرار لاستخدام عملية المشاركة. وتقوم مجموعة من الباحثين بدراسة الشبكة حيث سيجري توجيه الأشعة تحت الحمراء من خلال مرايا متحركة وهو ما يتطلب تحكم مستمر بالمرايا وبالتالي بمصدر الطاقة وفي هذه الحالة ستتعامل المرآة مع حزمة واحدة فقط من الأشعة بينما تتعامل مرسلات او و كونين مع مجموعة من الحزم الضوئية في الوقت ذاته وبالتالي العديد من الأجهزة.

أجريت تلك الأبحاث برعاية معهد ايندهوفر التقني لأبحاث التكامل الضوئي، احدى المؤسسات البحثية الريادية التي تعمل على تطوير تقنيات نقل البيانات باستخدام علوم الضوء بدلاً من الكهرباء.

ترجمة: فادي سامح روماني
تدقيق: أسمى شعبان

المصدر