الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر

📅 آخر تحديث: ١ أغسطس ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ١ أغسطس ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 7 صور
الموسوعة الحرة

وصلة ليزرية بصرية في الفضاء الحر ذات ثمانية حزم، مصممة لسرعة 1  جيجابت/ثانية. العدسة الكبيرة في المنتصف هي المستقبل، والعدسات الأصغر هي المرسلات. في الزاوية العلوية اليمنى يوجد منظار أحادي للمساعدة في محاذاة الرأسين.

الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر ( FSO ) هي تقنية اتصالات ضوئية تستخدم الضوء المنتشر في الفضاء الحر لنقل البيانات لاسلكيًا لأغراض الاتصالات السلكية واللاسلكية أو شبكات الحاسوب عبر مسافات طويلة. ويُقصد بـ"الفضاء الحر" الهواء، أو الفضاء الخارجي، أو الفراغ، أو ما شابه ذلك. وهذا يختلف عن استخدام المواد الصلبة مثل كابلات الألياف الضوئية . وتُعد هذه التقنية مفيدة في الحالات التي تكون فيها الاتصالات المادية غير عملية بسبب ارتفاع التكاليف أو لاعتبارات أخرى.

تاريخ

جهاز استقبال وسماعة رأس للفوتوفون، وهو نصف نظام الاتصالات البصرية الذي ابتكره بيل وتينتر عام 1880.

استُخدمت الاتصالات الضوئية ، بأشكالها المختلفة، لآلاف السنين. استخدم الإغريق القدماء نظامًا أبجديًا مشفرًا للإشارة باستخدام المشاعل، طوّره كليوكسينوس وديموكليتوس وبوليبيوس . [ 1 ] وفي العصر الحديث، طُوّرت الإشارات الضوئية (السيمفورات) وأجهزة التلغراف الشمسية اللاسلكية المعروفة باسم الهيليوغراف ، والتي تستخدم إشارات مشفرة للتواصل مع متلقيها.

في عام 1880، ابتكر ألكسندر غراهام بيل ومساعده تشارلز سومنر تاينتر جهاز الفوتوفون في مختبر فولتا الذي أنشأه بيل حديثًا في واشنطن العاصمة . اعتبر بيل هذا الاختراع أهم اختراعاته، إذ سمح بنقل الصوت عبر شعاع ضوئي . وفي 3 يونيو 1880، أجرى بيل أول اتصال هاتفي لاسلكي في العالم بين مبنيين يفصل بينهما حوالي 213 مترًا (699 قدمًا) . [ 2 ] [ 3 ]

ظهر أول استخدام عملي لها في أنظمة الاتصالات العسكرية بعد عقود عديدة، أولاً في التلغراف البصري. استخدمت القوات الاستعمارية الألمانية أجهزة إرسال التلغراف الهيليوغرافي خلال حروب الهيريرو التي بدأت عام 1904، في جنوب غرب أفريقيا الألمانية ( ناميبيا اليوم )، كما فعلت الإشارات البريطانية والفرنسية والأمريكية والعثمانية.

جهاز الوميض الألماني في الحرب العالمية الأولى

خلال حرب الخنادق في الحرب العالمية الأولى، عندما كانت الاتصالات السلكية تُقطع في كثير من الأحيان، استخدمت ألمانيا ثلاثة أنواع من أجهزة إرسال مورس الضوئية تُسمى "بلينغيرات" . كان النوع المتوسط ​​منها يُستخدم لمسافات تصل إلى 4 كيلومترات (2.5 ميل) في وضح النهار، ولمسافات تصل إلى 8 كيلومترات (5.0 ميل) في الليل، وذلك باستخدام مرشحات حمراء لضمان عدم كشف الاتصالات. تم اختبار الاتصالات الهاتفية الضوئية في نهاية الحرب، ولكن لم يتم تطبيقها على مستوى القوات. بالإضافة إلى ذلك، استُخدمت أجهزة "بلينغيرات" خاصة للتواصل مع الطائرات والبالونات والدبابات، بنجاح متفاوت.    

تمثلت إحدى الخطوات التكنولوجية الرئيسية في استبدال شفرة مورس بتعديل الموجات الضوئية في نقل الكلام. وقد طور كارل زايس، من مدينة يينا، جهاز Lichtsprechgerät 80/80 (الترجمة الحرفية: جهاز التحدث الضوئي) الذي استخدمه الجيش الألماني في  وحدات الدفاع الجوي التابعة له خلال الحرب العالمية الثانية، أو في المخابئ عند جدار الأطلسي . [ 4 ]

أحدث اختراع الليزر في ستينيات القرن العشرين ثورةً في مجال البصريات الفضائية. وقد أبدت المؤسسات العسكرية اهتمامًا خاصًا به، ما ساهم في تطويره. ففي عام ١٩٧٣، وأثناء تصميم النماذج الأولية لأولى طابعات الليزر في مركز أبحاث بالو ألتو (PARC) ، ابتكر غاري ستاركويذر وزملاؤه وصلة بصرية ثنائية الاتجاه بسرعة ٣٠ ميجابت/ثانية باستخدام التلسكوبات الفلكية وليزر الهيليوم-نيون لنقل البيانات بين المكاتب؛ وقد اختاروا هذه الطريقة جزئيًا بسبب اللوائح الأقل صرامة (آنذاك) بشأن الاتصالات البصرية الفضائية من قِبل لجنة الاتصالات الفيدرالية (FCC) . [ ٥ ] ومع ذلك، فقدت البصريات الفضائية القائمة على الليزر زخمها في السوق عندما بلغ تركيب شبكات الألياف الضوئية للاستخدامات المدنية ذروته.

تستخدم العديد من أجهزة التحكم عن بعد الاستهلاكية البسيطة وغير المكلفة تقنية اتصال منخفضة السرعة باستخدام ضوء الأشعة تحت الحمراء . وهذا ما يُعرف بتقنيات الأشعة تحت الحمراء الاستهلاكية .

الاستخدامات والتقنيات

يمكن إنشاء روابط بصرية ثنائية الاتجاه في الفضاء الحر باستخدام ضوء الليزر بالأشعة تحت الحمراء، مع إمكانية إجراء اتصالات منخفضة معدل البيانات عبر مسافات قصيرة باستخدام مصابيح LED . تُعد تقنية ربط البيانات بالأشعة تحت الحمراء (IrDA) شكلاً بسيطاً للغاية من أشكال الاتصالات البصرية في الفضاء الحر. من ناحية الاتصالات، تُعتبر تقنية الاتصالات البصرية في الفضاء الحر جزءاً من تطبيقات الاتصالات اللاسلكية البصرية . ويمكن استخدام البصريات في الفضاء الحر للاتصالات بين المركبات الفضائية . [ 6 ]

المسافات المفيدة

لطالما شكلت موثوقية وحدات الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر (FSO) مشكلةً في قطاع الاتصالات التجارية. فقد أظهرت الدراسات باستمرار وجود عدد كبير من الحزم المفقودة وأخطاء الإشارة على مسافات قصيرة (من 400 إلى 500 متر ) . وقد تم التوصل إلى هذه النتائج من خلال دراسات مستقلة، كما في جمهورية التشيك [ 7 ] ، بالإضافة إلى دراسات داخلية، مثل تلك التي أجراها فريق عمل شركة MRV FSO [ 8 ] . 

تُشير الدراسات العسكرية باستمرار إلى تقديرات أطول لمدى موثوقية الاتصالات، حيث تُقدّر أقصى مدى للوصلات الأرضية بحوالي 2 إلى 3 كيلومترات (1.2 إلى 1.9 ميل) . [ 9 ] وتتفق جميع الدراسات على أن استقرار وجودة الوصلة يعتمدان بشكل كبير على العوامل الجوية مثل المطر والضباب والغبار والحرارة. ويمكن استخدام محطات تقوية الإشارة لزيادة مدى اتصالات الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر. [ 10 ] [ 11 ]  

أدارت شركة TMEX USA خطين بطول ثمانية أميال بين لاريدو، تكساس ، ونويفو لاريدو، المكسيك، من عام 1998 [ 12 ] إلى عام 2002. وكانت هذه الخطوط تعمل بسرعة 155  ميجابت/ثانية، وتوفر خدمة المكالمات الهاتفية والإنترنت بشكل موثوق. [ 13 ]

زيادة المسافة المفيدة

تصميم فني رسمي لمشروع داربا أوركا، تم إنشاؤه حوالي عام 2008

السبب الرئيسي وراء اقتصار الاتصالات الأرضية على وظائف الاتصالات غير التجارية هو الضباب. غالبًا ما يمنع الضباب وصلات الليزر في الفضاء الحر (FSO) التي يزيد طولها عن 500 متر (1600 قدم) من تحقيق توافر على مدار العام يكفي للخدمات التجارية. وتسعى جهات عديدة باستمرار إلى التغلب على هذه العيوب الرئيسية لاتصالات FSO ونشر نظام بجودة خدمة أفضل . وقد رعت وكالة مشاريع الأبحاث الدفاعية المتقدمة (DARPA) أبحاثًا بقيمة تزيد عن 130 مليون دولار أمريكي في هذا الصدد، من خلال برنامجي ORCA وORCLE. [ 14 ] [ 15 ] [ 16 ] 

تُجري منظمات غير حكومية أخرى اختبارات لتقييم تقنيات مختلفة، يزعم بعضها أنها قادرة على معالجة التحديات الرئيسية التي تواجه تبني تقنية الاتصالات اللاسلكية في الفضاء الحر. اعتبارًا من أكتوبر 2014لم يقم أي منها بتطوير نظام عملي يعالج أكثر الأحداث الجوية شيوعاً.

بلغ إجمالي استثمارات القطاع الخاص في أبحاث خدمات الاتصالات اللاسلكية من عام 1998 إلى عام 2006 مبلغ 407.1 مليون دولار، موزعة بشكل أساسي على أربع شركات ناشئة. وقد فشلت جميع هذه الشركات الأربع في تقديم منتجات تلبي معايير الجودة والمسافة في مجال الاتصالات: [ 17 ]

  • حصلت شركة تيرابيم على تمويل بقيمة 575 مليون دولار تقريبًا من مستثمرين مثل سوفت بنك، وموبيوس فنتشر كابيتال، وأوكهيل فنتشر بارتنرز. وقد دعمت شركتا إيه تي آند تي ولوسنت هذه المحاولة. [ 18 ] [ 19 ] إلا أن المشروع باء بالفشل في نهاية المطاف، واستحوذت شركة واي دي آي، ومقرها فولز تشيرش بولاية فرجينيا، على الشركة في عام 2004 مقابل 52 مليون دولار (باستثناء الضمانات والخيارات)، اعتبارًا من 22 يونيو 2004، واستخدمت اسم تيرابيم للكيان الجديد. وفي 4 سبتمبر 2007، أعلنت تيرابيم (التي كان مقرها آنذاك في سان خوسيه بولاية كاليفورنيا) أنها ستغير اسمها إلى بروكسيم وايرلس كوربوريشن، وستغير رمزها في بورصة ناسداك من TRBM إلى PRXM. [ 20 ]
  • حصلت شركة AirFiber على تمويل بقيمة 96.1 مليون دولار، ولم تتمكن من حل مشكلة الطقس. باعت الشركة حصتها لشركة MRV للاتصالات في عام 2003، واستمرت MRV في بيع وحدات FSO الخاصة بها حتى عام 2012، حين أُعلن فجأة عن انتهاء عمر سلسلة Terescope. [ 21 ]
  • حصلت شركة لايت بوينت للاتصالات على 76 مليون دولار كتمويل تأسيسي، وأعادت تنظيم نفسها في نهاية المطاف لبيع وحدات FSO-RF الهجينة للتغلب على التحديات المرتبطة بالطقس. [ 22 ]
  • نشرت شركة ماكسيما نظريتها التشغيلية في مجلة ساينس ، [ 23 ] وحصلت على تمويل بقيمة 9 ملايين دولار قبل إغلاقها نهائياً. ولم يُعرف أي مشروع انبثق عن هذه الشركة أو تم الاستحواذ عليها لاحقاً.
  • قامت شركة Wireless Excellence بتطوير وإطلاق حلول CableFree UNITY التي تجمع بين تقنية الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر (FSO) وتقنيات الموجات المليمترية والراديو لزيادة المسافة والسعة والتوافر، بهدف جعل تقنية FSO أكثر فائدة وعملية. [ 24 ]

نشرت إحدى الشركات الخاصة ورقة بحثية في 20 نوفمبر 2014، تدّعي فيها أنها حققت موثوقية تجارية (توافر بنسبة 99.999%) في ظروف الضباب الكثيف. ولا يوجد ما يشير إلى أن هذا المنتج متوفر تجارياً حالياً. [ 25 ]

كائنات فضائية

إن المزايا الهائلة للاتصالات الليزرية في الفضاء دفعت العديد من وكالات الفضاء إلى التسابق لتطوير منصة اتصالات فضائية مستقرة، مع العديد من العروض التوضيحية والإنجازات الهامة.

محطة من تصميم شركة ميناريك للاتصالات الضوئية عبر الأقمار الصناعية

الأنظمة التشغيلية

تم تحقيق أول اتصال قائم على الليزر بسرعة جيجابت بواسطة وكالة الفضاء الأوروبية وأطلق عليه اسم نظام ترحيل البيانات الأوروبي (EDRS) في 28 نوفمبر 2014. النظام يعمل ويتم استخدامه بشكل يومي.

في ديسمبر 2023، عرضت الجامعة الوطنية الأسترالية (ANU) محطة الاتصالات الأرضية الكمومية البصرية (QOGS) في مرصد جبل ستروملو التابع لها . تستخدم QOGS البصريات التكيفية والليزر كجزء من تلسكوب، لإنشاء نظام اتصالات ثنائي الاتجاه قادر على دعم برنامج أرتميس التابع لناسا إلى القمر . [ 26 ]

المظاهرات

سجّل جهاز قياس الارتفاع بالليزر الموجود على متن مركبة الفضاء " ميسنجر" التابعة لبرنامج "ميركوري" رقماً قياسياً جديداً في مجال الاتصالات ثنائية الاتجاه . فقد تمكّن الجهاز من التواصل عبر مسافة 24 مليون كيلومتر (15 مليون ميل) أثناء اقتراب المركبة من الأرض في تحليقها بالقرب منها في مايو 2005. وكان الرقم القياسي السابق قد سُجّل بواسطة مسبار "غاليليو" عبر رصد ضوء الليزر من الأرض في اتجاه واحد، لمسافة 6 ملايين كيلومتر (3.7 مليون ميل) في عام 1992.        

في يناير 2013، استخدمت وكالة ناسا أشعة الليزر لبث صورة لوحة الموناليزا إلى مركبة استطلاع القمر المدارية على بعد حوالي 390,000 كيلومتر (240,000 ميل) . وللتعويض عن التشويش الجوي، تم تطبيق خوارزمية تصحيح الأخطاء المشابهة لتلك المستخدمة في الأقراص المدمجة . [ 27 ]  

في الساعات الأولى من صباح يوم 18 أكتوبر 2013، نقل جهاز ناسا التجريبي للاتصالات الليزرية القمرية (LLCD) بيانات من مدار القمر إلى الأرض بمعدل 622 ميغابت في الثانية. [ 28 ] وقد تم إطلاق جهاز LLCD على متن المركبة الفضائية LADEE ( مستكشف الغلاف الجوي والغبار القمري )، والتي كانت مهمتها العلمية الأساسية هي دراسة الغلاف الجوي الرقيق والغريب المحيط بالقمر.

بين أبريل ويوليو 2014، نجح جهاز OPALS التابع لناسا في تحميل 175 ميجابايت في 3.5 ثانية وتنزيل 200-300  ميجابايت في 20  ثانية. [ 29 ] كما تمكن نظامهم من إعادة الحصول على التتبع بعد فقدان الإشارة بسبب الغطاء السحابي.

في 7 ديسمبر/كانون الأول 2021، أطلقت وكالة ناسا مشروعًا تجريبيًا لترحيل الاتصالات الليزرية (LCRD)، يهدف إلى نقل البيانات بين المركبات الفضائية في المدار المتزامن مع الأرض والمحطات الأرضية. يُعدّ LCRD أول مشروع ترحيل بصري ثنائي الاتجاه من طرف إلى طرف تابع لناسا. يستخدم LCRD محطتين أرضيتين ، هما المحطة البصرية الأرضية (OGS)-1 و-2، في مرصد جبل تيبل في كاليفورنيا، وهاليكالا في هاواي . [ 30 ] من أوائل المستخدمين التشغيليين لـ LCRD محطة ILLUMA-T ( محطة المستخدم المتكاملة لمدار الأرض المنخفض ومضخم الإشارة ) الموجودة على متن محطة الفضاء الدولية. ستستقبل هذه المحطة بيانات علمية عالية الدقة من التجارب والأجهزة الموجودة على متن محطة الفضاء، ثم تنقل هذه البيانات إلى LCRD، التي بدورها سترسلها إلى محطة أرضية. بعد وصول البيانات إلى الأرض، سيتم تسليمها إلى مراكز عمليات المهمة وعلماء المهمة. تم إرسال حمولة ILLUMA-T إلى محطة الفضاء الدولية في أواخر عام 2023 على متن مركبة SpaceX CRS-29 ، وحققت أول ضوء لها في 5 ديسمبر 2023. [ 31 ] [ 32 ]

في 28 أبريل 2023، حققت وكالة ناسا وشركاؤها معدل نقل بيانات بلغ 200 جيجابت في الثانية (جيجابت/ثانية) عبر وصلة بصرية بين قمر صناعي في مداره والأرض. وقد تحقق ذلك بفضل نظام توصيل الأشعة تحت الحمراء تيرابايت (TBIRD)، المثبت على قمر ناسا التجريبي التكنولوجي باثفايندر 3 (PTD-3). [ 33 ]

للاستخدام التجاري

تستخدم العديد من مجموعات الأقمار الصناعية المصممة لتوفير تغطية عالمية واسعة النطاق، مثل ستارلينك التابعة لشركة سبيس إكس ، تقنية الاتصال الليزري للربط بين الأقمار الصناعية. وهذا يُنشئ فعلياً شبكة بصرية فضائية مترابطة بين الأقمار الصناعية.

مصابيح LED

RONJA هو تطبيق مجاني لتقنية FSO باستخدام مصابيح LED عالية الكثافة .

في عام 2001، أصدرت شركة Twibright Labs نظام RONJA Metropolis ، وهو نظام مفتوح المصدر  للاتصالات الضوئية عبر الألياف الضوئية (FSO) ثنائي الاتجاه بسرعة 10 ميجابت/ثانية، ويمكنه تغطية مسافة 1.4 كيلومتر (0.87 ميل) . [ 34 ] [ 35 ]  

في عام ٢٠٠٤، تأسس اتحاد اتصالات الضوء المرئي في اليابان . [ ٣٦ ] استند هذا الاتحاد إلى عمل باحثين استخدموا نظام إضاءة فضائية قائم على مصابيح LED بيضاء لاتصالات الشبكة المحلية الداخلية (LAN). تتميز هذه الأنظمة بمزايا عديدة مقارنةً بأنظمة الترددات الراديوية UHF التقليدية ، منها تحسين العزل بين الأنظمة، وتقليل حجم وتكلفة أجهزة الاستقبال/الإرسال، وقوانين ترخيص الترددات الراديوية، بالإضافة إلى دمج الإضاءة الفضائية والاتصالات في نظام واحد. [ ٣٧ ] في يناير ٢٠٠٩، شكّل معهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات (IEEE) فريق عمل خاصًا باتصالات الضوء المرئي، ضمن مجموعة العمل المعنية بمعايير الشبكات الشخصية اللاسلكية المعروفة باسم IEEE 802.15.7 . [ ٣٨ ] أُعلن عن تجربة في عام ٢٠١٠ في سانت كلاود، مينيسوتا . [ ٣٩ ]

حقق هواة الراديو مسافات أبعد بكثير باستخدام مصادر ضوئية غير متماسكة من مصابيح LED عالية الكثافة. وقد أبلغ أحدهم عن مسافة 278 كيلومترًا (173 ميلًا) في عام 2007. [ 40 ] ومع ذلك، فإن القيود الفيزيائية للمعدات المستخدمة حدّت من عرض النطاق الترددي إلى حوالي 4 كيلوهرتز . ونظرًا للحساسية العالية المطلوبة من الكاشف لتغطية هذه المسافات، أصبحت السعة الداخلية للثنائي الضوئي المستخدم عاملًا مهيمنًا في مضخم المعاوقة العالية الذي يليه، مما أدى بطبيعة الحال إلى تشكيل مرشح تمرير منخفض بتردد قطع في نطاق 4 كيلوهرتز. ويمكن لأشعة الليزر الوصول إلى معدلات بيانات عالية جدًا تُضاهي معدلات اتصالات الألياف الضوئية.   

تتفاوت معدلات نقل البيانات المتوقعة والمتوقعة مستقبلاً. يمكن تعديل تردد مصباح LED أبيض منخفض التكلفة (مصنوع من فوسفور نيتريد الغاليوم) - والذي يُستخدم عادةً في إضاءة الفضاء - حتى 20  ميجاهرتز. [ 41 ] ويمكن تحقيق معدلات نقل بيانات تتجاوز 100 ميجابت/ثانية باستخدام أنظمة تعديل فعّالة، وقد ادّعت شركة سيمنز أنها حققت أكثر من 500  ميجابت/ثانية في عام 2010. [ 42 ] واستخدم بحث نُشر عام 2009 نظامًا مشابهًا للتحكم في حركة مرور المركبات الآلية المزودة بإشارات مرور LED. [ 43 ]

في سبتمبر 2013، عرضت شركة pureLiFi الناشئة في إدنبرة، والمتخصصة في تقنية Li-Fi ، اتصالاً عالي السرعة بين نقطتين باستخدام أي مصباح LED متوفر تجارياً. في أعمال سابقة، استُخدمت مصابيح LED متخصصة ذات نطاق ترددي عالٍ لتحقيق معدلات نقل بيانات عالية. أما النظام الجديد، Li-1st ، فيُحسّن النطاق الترددي البصري المتاح لأي جهاز LED، مما يُقلل التكلفة ويُحسّن أداء نشر أنظمة الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر (FSO) داخل المباني. [ 44 ]

تفاصيل هندسية

عادةً، أفضل السيناريوهات لاستخدام هذه التقنية هي:

  • اتصالات الشبكة المحلية إلى الشبكة المحلية في الجامعات بسرعات إيثرنت سريعة أو إيثرنت جيجابت
  • اتصالات الشبكة المحلية إلى الشبكة المحلية في مدينة ، شبكة منطقة حضرية
  • عبور طريق عام أو حواجز أخرى لا يملكها المرسل والمستلم
  • توفير خدمة سريعة للوصول عالي النطاق الترددي إلى شبكات الألياف الضوئية
  • اتصال موحد للصوت والبيانات
  • تركيب شبكة مؤقت (للمناسبات أو لأغراض أخرى)
  • إعادة إنشاء اتصال عالي السرعة بسرعة ( استعادة البيانات بعد الكوارث )
  • كبديل أو إضافة إلى التقنيات اللاسلكية الحالية
    • تتمتع بقوة خاصة عند استخدامها مع أنظمة التصويب التلقائي، في المركبات المتحركة
  • كإجراء أمان إضافي لوصلات الألياف الضوئية المهمة (التكرار)
  • للاتصالات بين المركبات الفضائية ، بما في ذلك عناصر كوكبة الأقمار الصناعية
  • للاتصال بين الشرائح وداخلها [ 45 ]

يمكن أن يكون شعاع الضوء ضيقًا جدًا، مما يجعل اعتراضه صعبًا، وبالتالي يُحسّن الأمان. كما يُمكن للتشفير تأمين البيانات التي تمر عبر الرابط. ويُوفر نظام الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر (FSO) أداءً أفضل بكثير في مقاومة التداخل الكهرومغناطيسي (EMI) مقارنةً باستخدام الموجات الدقيقة .

المزايا التقنية

العوامل المحددة للمدى

أما بالنسبة للتطبيقات الأرضية، فإن العوامل المحددة الرئيسية هي:

تُؤدي هذه العوامل إلى ضعف إشارة المُستقبِل، مما يُؤدي إلى ارتفاع نسبة خطأ البت (BER). وللتغلب على هذه المشكلات، ابتكر المُصنّعون حلولًا، مثل بنى الحزم المتعددة أو المسارات المتعددة، التي تستخدم أكثر من مُرسِل وأكثر من مُستقبِل. كما تتميز بعض الأجهزة الحديثة بهامش تلاشي أكبر (طاقة إضافية مُخصصة للأمطار والضباب الدخاني). وللحفاظ على بيئة آمنة للعين، تتميز أنظمة الاتصالات الضوئية في الفضاء الحر (FSO) الجيدة بكثافة طاقة ليزر محدودة، وتدعم فئات الليزر 1 أو 1M . ويُحدّ التوهين الجوي والضبابي، الذي يتسم بطبيعته الأسية، من المدى العملي لأجهزة FSO إلى عدة كيلومترات. ومع ذلك، تتميز البصريات في الفضاء الحر القائمة على طول موجي 1550  نانومتر بفقدان بصري أقل بكثير من البصريات في الفضاء الحر التي تستخدم طول موجي 830  نانومتر ، في ظروف الضباب الكثيف.  وتستطيع أنظمة FSO التي تستخدم طول موجي 1550 نانومتر نقل طاقة أعلى بعدة مرات من الأنظمة التي تستخدم 850  نانومتر ، وهي آمنة للعين البشرية (فئة 1M). بالإضافة إلى ذلك، تضمن بعض البصريات الفضائية الحرة، مثل نظام EC، [ 47 ] موثوقية اتصال أعلى في ظروف الطقس السيئة من خلال المراقبة المستمرة لجودة الرابط لتنظيم طاقة إرسال ثنائي الليزر مع تحكم تلقائي مدمج في الكسب. [ 47 ]

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ بوليبيوس (1889). "الكتاب العاشر" . تاريخ بوليبيوس . الصفحات 43-46 . 
  2. ↑ ماري كاي كارسون (2007). ألكسندر غراهام بيل: إعطاء صوت للعالم . سير ستيرلينغ. نيويورك: دار نشر ستيرلينغ. الصفحات 76-78 . ISBN  978-1-4027-3230-0.
  3. ↑ ألكسندر غراهام بيل (أكتوبر 1880). "حول إنتاج الصوت وإعادة إنتاجه بواسطة الضوء" . المجلة الأمريكية للعلوم . السلسلة الثالثة. XX (118): 305-324 . Bibcode : 1880AmJS...20..305B . doi : 10.2475/ajs.s3-20.118.305 . S2CID 130048089 . نُشرت أيضاً بعنوان "السيلينيوم والفوتوفون" في مجلة نيتشر ، سبتمبر 1880.
  4. ↑ "ألماني، الحرب العالمية الثانية، جهاز إذاعة صوتية 80/80" . شركة LAUD Electronic Design AS. مؤرشف من الأصل في 24 يوليو 2011. تم الاطلاع عليه في 28 يونيو 2011 .
  5. ↑ غاري ستاركويذر . ميلاد طابعة الليزر . متحف تاريخ الحاسوب . يبدأ الحدث عند الدقيقة 46:53 – عبر يوتيوب.
  6. ^ شوتز، أندرياس. جيجينباخ ، ديرك (10 نوفمبر 2008). “يتواصل DLR مع القمر الصناعي TerraSAR-X لرصد الأرض عبر شعاع الليزر” (PDF) . بوابة DLR . Deutsches Zentrum für Luft und Raumfahrt (DLR) – مركز الطيران الألماني . تم الاسترجاع في 14 مارس 2018 . 
  7. ↑ ميلوش ويمر (13 أغسطس 2007). "MRV TereScope 700/G Laser Link" . CESNET . تم الاطلاع عليه في 27 أكتوبر 2014 .
  8. ↑ إريك كوريفار، وإسحاق آي. كيم، وبروس ماك آرثر (2001). "خصائص الانتشار الجوي ذات الأهمية القصوى للبصريات الفضائية التجارية" (ملف PDF) . الاتصالات اللاسلكية البصرية IV، SPIE المجلد 4530، صفحة 84. تاريخ الاطلاع: 27 أكتوبر 2014 .
  9. ↑ توم جارلينجتون، جويل بابيت، وجورج لونج (مارس 2005). "تحليل البصريات في الفضاء الحر كتقنية نقل" (ملف PDF) . ورقة عمل رقم AMSEL-IE-TS-05001 . قيادة هندسة نظم المعلومات التابعة للجيش الأمريكي. ص 3. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) في 13 يونيو 2007. تم الاطلاع عليه في 28 يونيو 2011 . 
  10. ↑ بهوال، أ.؛ كشيتريمايوم، ر.س. (2019). "حدود احتمالية انقطاع الخدمة لفك تشفير وإعادة توجيه مرحل ثنائي الاتجاه باستخدام التعديل المكاني البصري عبر قنوات غاما-غاما". مجلة IET للإلكترونيات الضوئية . 13 (4): 183-190 . doi : 10.1049/iet-opt.2018.5103 . S2CID 115680008 . 
  11. ↑ بهوال، أ.؛ كشيتريمايوم، ر.س. (2020). "اتصالات هجينة تعتمد على الترحيل في الفضاء الحر/الترددات الراديوية باستخدام التعديل المكاني الهجين واختيار مصدر الإرسال". معاملات IEEE في الاتصالات . 68 (8): 5018-5027 . doi : 10.1109/TCOMM.2020.2991054 . S2CID 219041497 . 
  12. ↑ "BNamericas – TMEX تطلق خدمة تحويل المكالمات بين المكسيك والولايات المتحدة" . BNamericas.com . تاريخ الاسترجاع: 16 مارس 2024 . 
  13. ↑ أعلنت شركة TMEX USA, Inc. عن توقيع اتفاقية اندماج نهائية مع شركة Solargen Energy, Inc.، وتقسيم عكسي للأسهم بنسبة 2001 إلى 1، وتعديل نظامها الأساسي، وتغيير اسمها ورمز تداولها . ( غرفة أخبار GlobeNewswire ، بيان صحفي). 9 يناير 2009. تاريخ الاطلاع: 16 مارس 2024 .
  14. ↑ "تقديرات ميزانية وزارة الدفاع للسنة المالية 2010: مايو 2009: البحث والتطوير والاختبار والتقييم على مستوى وزارة الدفاع" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 27 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه بتاريخ 4 أكتوبر 2014 .
  15. ↑ "تقديرات ميزانية وزارة الدفاع للسنة المالية 2012: فبراير 2011: وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة: البحث والتطوير والاختبار والتقييم على مستوى الدفاع" . تم الاطلاع عليه في 4 أكتوبر 2014 .
  16. ↑ "وزارة الدفاع، ميزانية الرئيس للسنة المالية 2014، أبريل 2013، وكالة مشاريع البحوث الدفاعية المتقدمة، كتاب المبررات، المجلد 1، البحث والتطوير والاختبار والتقييم، على مستوى الدفاع" . تم الاطلاع عليه في 4 أكتوبر 2014 .{{cite web}}: CS1 maint: deprecated archiveal service ( link )
  17. ↑ بروس ف. بيجلو (16 يونيو 2006). "بعد استنزاف إمكاناتها، تتعثر الشركات الناشئة في مجال الليزر على أسطح المباني، لكن النقاش حول تكنولوجيا البيانات عالية السرعة لا يزال قائماً" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أكتوبر 2014 .
  18. ↑ نانسي جوهرينغ (27 مارس 2000). "سرعة الضوء في تيرا بيم؛ الاتصالات الهاتفية، المجلد 238، العدد 13، ص 16" . مؤرشف من الأصل في 27 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه في 27 أكتوبر 2014 .
  19. ↑ فريد داوسون (1 مايو 2000). "تيرابيم ولوسنت توسعان حدود النطاق الترددي، أخبار القنوات المتعددة، المجلد 21، العدد 18، الصفحة 160" . مؤرشف من الأصل في 27 أكتوبر 2014. تم الاطلاع عليه في 27 أكتوبر 2014 .
  20. ↑ تيرابيم
  21. ↑ تم نشر إشعار نهاية العمر فجأة وباختصار على صفحة منتج MRV Terescope في عام 2011. تمت إزالة جميع الإشارات إلى Terescope بالكامل من الصفحة الرسمية لشركة MRV اعتبارًا من 27 أكتوبر 2014.
  22. ↑ "الصفحة الرئيسية لـ LightPointe" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 14 مارس 2018. تم الاطلاع عليه بتاريخ 27 أكتوبر 2014 .
  23. ↑ روبرت ف . سيرفيس (21 ديسمبر 2001). "شعاع جديد ساخن قد يحلّ مشكلة اختناق عرض النطاق الترددي" . مجلة ساينس . 294 (5551): 2454. doi : 10.1126/science.294.5551.2454 . PMID 11752548. S2CID 11584005. تاريخ الاسترجاع: 27 أكتوبر 2014 .  
  24. ↑ "موقع CableFree UNITY الإلكتروني" . تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 سبتمبر 2016 .
  25. ↑ فريق عمل شركة Fog Optics (20 نوفمبر 2014). "اختبار ميداني لليزر الضباب" (ملف PDF) . مؤرشف من النسخة الأصلية (ملف PDF) بتاريخ 26 أبريل 2015. تم الاطلاع عليه بتاريخ 21 ديسمبر 2014 .
  26. ↑ محطة أرضية جديدة للبصريات الكمومية تُمكّن كانبرا من لعب دور محوري في الاتصالات الفضائية ، إيمي غروفز، موقع ABC News الإلكتروني ، 6 ديسمبر 2023
  27. ↑ "ناسا تنقل صورة الموناليزا إلى مركبة استطلاع القمر المدارية" . ناسا . ١٧ يناير ٢٠١٣. مؤرشف من الأصل في ١٩ أبريل ٢٠١٨. تم الاطلاع عليه في ٢٣ مايو ٢٠١٨ .
  28. ↑ "عرض تاريخي يثبت إمكانية الاتصال بالليزر" . ناسا . 28 أكتوبر 2013.
  29. ↑ لاندو، إليزابيث (9 ديسمبر 2014). "أوبالز: حزم الضوء ترفع معدلات نقل البيانات بشكل كبير" . مختبر الدفع النفاث . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 18 ديسمبر 2014 .المجال العامتتضمن هذه المقالة نصًا من هذا المصدر، وهو متاح للعموم .
  30. ↑ شاوير، كاثرين (28 أكتوبر 2021). "إيصال بيانات ناسا إلى الأرض باستخدام الليزر" . سبيس ديلي .
  31. ↑ أول نظام اتصالات ليزرية ثنائي الاتجاه من طرف إلى طرف تابع لوكالة ناسا، أكتوبر 2023
  32. ↑ شاوير، كاثرين؛ ناسا. "محطة الاتصالات الليزرية التابعة لناسا في محطة الفضاء تحقق أول اتصال" . phys.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 16 ديسمبر 2023 .
  33. ↑ تافاريس، فرانك (11 مايو 2023). "ناسا وشركاؤها يحققون أسرع وصلة اتصالات ليزرية بين الفضاء والأرض" . ناسا . تم الاطلاع عليه بتاريخ 26 أغسطس 2023 .
  34. ↑ "سجل تغييرات منتجات مختبرات توي برايت" . ronja.twibright.com . تم الاطلاع عليه بتاريخ 14 مارس 2018 .
  35. ↑ "سوق تقنية الاتصالات الضوئية المرئية (VLC)/Li-Fi وتقنية البصريات في الفضاء الحر (FSO) (2013-2018) - حسب المكون (LED، مستشعر الصورة، المقارنات الضوئية)، والتطبيق (الشبكات الداخلية، الاتصالات تحت الماء، الخدمات القائمة على الموقع، أنظمة النقل الذكية) والجغرافيا" . 17 يناير 2013. مؤرشف من الأصل في 9 يوليو 2015. 
  36. ↑ "اتحاد الاتصالات بالضوء المرئي" . VLCC (باللغة اليابانية). مؤرشف من الأصل في 6 أبريل 2004.
  37. ↑ تاناكا، ي.؛ هاروياما، س.؛ ناكاغاوا، م. (2000). "إرسال ضوئي لاسلكي باستخدام مصابيح LED بيضاء اللون لوصلات منزلية لاسلكية". المؤتمر الدولي الحادي عشر لمعهد مهندسي الكهرباء والإلكترونيات حول الاتصالات اللاسلكية الشخصية الداخلية والمتنقلة. PIMRC 2000. وقائع المؤتمر . المجلد 2. الصفحات 1325-1329 . doi : 10.1109/PIMRC.2000.881634 . ISBN   0-7803-6463-5. S2CID 45422597 . 
  38. ↑ "مجموعة عمل IEEE 802.15 WPAN رقم 7 (TG7) - اتصالات الضوء المرئي" . لجنة معايير شبكات المناطق المحلية والمتروبولية IEEE 802. 2009. تم الاطلاع عليه بتاريخ 28 يونيو 2011 .
  39. ↑ بيتري، كاري (19 نوفمبر 2010). "المدينة الأولى التي تتبنى التكنولوجيا الجديدة" . صحيفة سانت كلاود تايمز . ص 1. مؤرشف من الأصل في 16 يونيو 2013. تم الاطلاع عليه في 6 يوليو 2017 . 
  40. ↑ تيرنر، كلينت (3 أكتوبر 2007). "اتصال بصري إلكتروني بالكامل ثنائي الاتجاه بطول 173 ميلاً" . موقع إلكتروني للضوء المعدل . تم الاطلاع عليه في 28 يونيو 2011 .
  41. ↑ ج. غروبور؛ س. راندل؛ ك.-د. لانغر؛ ج. و. واليفسكي (15 ديسمبر 2008). "بث المعلومات واسع النطاق باستخدام الإضاءة الداخلية القائمة على تقنية LED" . مجلة تكنولوجيا الموجات الضوئية . 26 (24): 3883-3892 . Bibcode : 2008JLwT...26.3883G . doi : 10.1109/JLT.2008.928525 . S2CID 3019862 . 
  42. ↑ "500 ميغابت/ثانية مع ضوء LED أبيض" . بيان صحفي . سيمنز. 18 يناير 2010. مؤرشف من الأصل في 11 مارس 2013. تم الاطلاع عليه في 2 فبراير 2013 .
  43. ↑Lee, I.E.; Sim, M.L.; Kung, F.W.L. (February 2009). "Performance enhancement of outdoor visible-light communication system using selective combining receiver". IET Optoelectronics. 3 (1): 30–39. doi:10.1049/iet-opt:20070014.
  44. ↑"Pure LiFi transmits data using light". CNET.
  45. ↑Jing Xue; Alok Garg; Berkehan Ciftcioglu; Jianyun Hu; Shang Wang; Ioannis Savidis; Manish Jain; Rebecca Berman; Peng Liu; Michael Huang; Hui Wu; Eby G. Friedman; Gary W. Wicks; Duncan Moore (June 2010). "An Intra-Chip Free-Space Optical Interconnect"(PDF). The 37th International Symposium on Computer Architecture. Archived from the original(PDF) on April 3, 2012. Retrieved June 30, 2011.
  46. ↑Khalighi, M. A.; Uysal, M. (2014). "Survey on Free Space Optical Communication: A Communication Theory Perspective". IEEE Communications Surveys & Tutorials. 16 (4): 2231–2258. doi:10.1109/COMST.2014.2329501. S2CID 3141460.
  47. 12praguebest.cz, PragueBest s.r.o. "Free Space optics (FSO) with capacity 10 Gigabits Full Duplex –EC System". ecsystem.cz. Retrieved 14 March 2018.

Further reading