ابتكار لاسلكي يستخدم نبضات "LED" الضوئية لنقل البيانات بسرعات فائقة

طور علماء من جامعة طوكيو اليابانية التقنية نظامًا مبتكرا للاتصالات بالضوء المرئي (VLC) يستخدم أضواء LED شائعة لنقل البيانات بشكل مستقر حتى تحت أشعة الشمس المباشرة، وبسرعات تصل إلى 3.48 ميجابت في الثانية على مسافات تصل إلى عدة أمتار ، وتعرف هذه التقنية باسم لاي فاي (Li-Fi) أو الاتصال بالضوء المرئي (VLC)، وهي ابتكار لاسلكي يستخدم نبضات ضوئية من مصابيح LED لنقل البيانات بسرعات فائقة بعيدا عن موجات الراديو التقليدية.

ويجعل هذا النظام الاتصالات أكثر موثوقية في البيئات المزدحمة أو المعرضة للتداخل، حيث تعاني الشبكات اللاسلكية التقليدية أو تواجه قيودًا تنظيمية

تعد هذه التقنية واعدة بشكل خاص في أنظمة النقل الذكية (ITS)، حيث يستخدم هذا الابتكار عبر المصابيح الأمامية والخلفية للسيارات لنقل البيانات لاسلكياً بسرعة تصل إلى 4.8 جيجابت في الثانية في الهواء الطلق.

ومن أبرز العقبات أمام استخدام VLC في الخارج تشوه النبضات الضوئية والتأثيرات الناتجة عن ضوء الشمس.

لكن الفريق ابتكر خوارزمية ترميز جديدة باسم 8B13B وطبقها على لوحة FPGA متصلة بـRaspberry Pi، باستخدام مكونات متاحة تجاريا.

يستخدم الترميز صيغة العودة إلى الصفر (RZ)، ويحافظ على توازن بين البتات "0" و"1"، ما يمنع الوميض المرئي ويحسن التزامن، ويعتمد النظام على حواف النبضات الضوئية الصاعدة، ما يجعله أكثر مقاومة لتغيرات عرض النبض الناتجة عن خصائص LED، كما أن جهاز الاستقبال مزود بعدة خلايا ضوئية وفلاتر ضيقة النطاق لتقليل تأثير الضوء الخلفي، مما يضمن أداءً موثوقًا في البيئات الخارجية.

يمكن استخدام هذا النظام في نقل الفيديو من التقاطعات أو النقاط العمياء إلى السيارات، مما يعزز السلامة في ظروف القيادة العادية أو مع السيارات ذاتية القيادة.

كما يوفر النظام منصة تعليمية عملية تجمع بين الدارات التناظرية، والدارات المنطقية، والبرمجيات في تجربة واحدة لتعليم الاتصالات الحديثة.

وباستخدام VLC منخفض التكلفة ومبتكر، أصبح من الممكن تحويل البنية التحتية للمدن إلى شبكة اتصالات ضوئية، مما يفتح المجال لتطبيقات ذكية في النقل والمراقبة والسلامة، بعيدًا عن قيود الراديو التقليدي.