ابتكار تقنية ليزر لنقل البيانات بنصف استهلاك الطاقة وبسرعة 360 جيجابت

طورت فرق بحثية فى أبريل الحالى تقنيات ليزر جديدة للاتصالات (تعرف بـ Li-Fi أو الاتصالات الضوئية) تتجاوز سرعات Wi-Fi التقليدية، حيث سجلت سرعات نقل بيانات تصل إلى 360 جيجابت/ثانية، وتتميز باستهلاك طاقة أقل، ونطاق ترددي أوسع، وأمان أعلى.

تعتمد هذه التقنية على "مصفوفات ليزر متناهية الصغر" (VCSEL) لنقل البيانات عبر الضوء بدلا من موجات الراديو، و تفتح هذه التقنية الباب أمام تطوير شبكات داخلية أسرع وأكثر كفاءة، خاصة في الأماكن التي تشهد ازدحاما كبيرا في الاتصالات.

تعتمد معظم الاتصالات اليوم على موجات الراديو، مثل Wi-Fi وشبكات الهاتف المحمول، لكنها تواجه عدة تحديات منها: ازدحام الطيف الترددي، وتداخل الإشارات في الأماكن المغلقة، وارتفاع استهلاك الطاقة مع زيادة عدد الأجهزة ، لذلك، يبحث العلماء عن بدائل أكثر كفاءة، وكان الحل في الضوء.

تعتمد هذه التقنية على "مصفوفات ليزر متناهية الصغر" (VCSEL) لنقل البيانات عبر الضوء بدلا من موجات الراديو، و تفتح هذه التقنية الباب أمام تطوير شبكات داخلية أسرع وأكثر كفاءة، خاصة في الأماكن التي تشهد ازدحاما كبيرا في الاتصالات.

تعتمد معظم الاتصالات اليوم على موجات الراديو، مثل Wi-Fi وشبكات الهاتف المحمول، لكنها تواجه عدة تحديات منها: ازدحام الطيف الترددي، وتداخل الإشارات في الأماكن المغلقة، وارتفاع استهلاك الطاقة مع زيادة عدد الأجهزة، لذلك، يبحث العلماء عن بدائل أكثر كفاءة، وكان الحل في الضوء.

تعتمد هذه التقنية على ما يعرف بـ"الاتصالات الضوئية اللاسلكية"، حيث يتم نقل البيانات باستخدام الضوء بدلا من موجات الراديو، وأهم مميزاتها: نطاق ترددي أوسع بكثير، وعدم التداخل مع الشبكات التقليدية، وإمكانية توجيه الإشارة بدقة عالية، هذا ما يجعلها مثالية للاستخدام في المنازل، المكاتب، المستشفيات، ومراكز البيانات.                                             

يعتمد النظام على شريحة صغيرة تحتوي على مصفوفة من الليزرات تعرف باسم VCSEL، تتكون من 25 ليزرا (5×5)، وكل ليزر يعمل بشكل مستقل ، يمكن لكل واحد إرسال بيانات منفصلة، هذا يسمح بإرسال عدة تدفقات بيانات في نفس الوقت، ما يضاعف السرعة الإجمالية بشكل كبير.

وقد تم في الاختبارات العملية تشغيل 21 ليزرا من أصل 25، ووصلت سرعة كل ليزر إلى 13–19 جيجابت/ثانية ، وبلغ إجمالي السرعة 362.7 جيجابت/ثانية، وتعد هذه من أعلى السرعات المسجلة لنظام لاسلكي ضوئي بحجم شريحة صغيرة، واستخدم الباحثون نظاما بصريا متطورا لتوجيه الضوء بدقة عدسات دقيقة لتنظيم الأشعة ، وتوزيع الضوء على شكل شبكة مربعة، وتقليل التداخل بين الإشارات.

وقد أظهرت الاختبارات توزيعا متجانسا للضوء بنسبة تتجاوز 90%، ما يسمح بخدمة عدة مستخدمين في نفس الوقت دون مشاكل ، وتتميز هذه التقنية باستهلاك طاقة منخفض، وكفاءة عالية في نقل البيانات، حيث بلغ استهلاك الطاقة نحو 1.4 نانو جول لكل بت، أي أقل بحوالي 50% مقارنة بأحدث تقنيات Wi-Fi..

ويرى الباحثون أن هذه التقنية لن تحل محل Wi-Fi بالكامل، بل ستعمل إلى جانبه، ولكن من المتوقع أن تستخدم فى البيئات  الداخلية المزدحمة، ومراكز البيانات، والأنظمة الذكية، والشبكات عالية السرعة، كما يمكن دمجها مستقبلا في أنظمة الإضاءة، والأسقف، ونقاط الاتصال الذكية.

تمثل تقنية الاتصالات الضوئية بالليزر خطوة مهمة نحو مستقبل الإنترنت اللاسلكي، حيث توفر: سرعات فائقة ، وكفاءة طاقة أعلى، وتقليل التداخل، ومع استمرار التطوير، قد تصبح هذه التقنية عنصرا أساسيا في شبكات الجيل القادم .