Les chercheurs ont développé un réseau de communication innovant entièrement lumineux qui permet une connectivité transparente dans divers environnements, notamment l’espace, l’air et le sous-marin. En intégrant plusieurs sources de lumière, ce réseau facilite la transmission ininterrompue et en temps réel de données sur différents supports, améliorant ainsi les capacités de communication, de navigation et d’échange de données. Crédit : Yongjin Wang, Université des postes et télécommunications de Nanjing
La dernière architecture réseau utilise diverses sources de lumière pour surmonter les obstacles posés par l’environnement.
Les scientifiques ont créé un réseau de communication entièrement basé sur la lumière qui permet une connectivité transparente dans les environnements spatiaux, aériens et sous-marins. La nouvelle conception du réseau combine différents types de sources lumineuses pour garantir la connectivité quel que soit l’environnement.
« Dans le monde d’aujourd’hui, la transmission de données est essentielle pour la communication, la navigation, les interventions d’urgence, la recherche et les activités commerciales », a déclaré Yongjin Wang, chef de l’équipe de recherche de l’Université des postes et télécommunications de Nanjing et de Suzhou Lighting Chip Monolithic Optoelectronics Technology Co. Ltd., toutes deux en Chine. « Ce nouveau réseau sans fil permet une connectivité ininterrompue entre les environnements, facilitant la transmission bidirectionnelle de données en temps réel entre les nœuds du réseau qui effectuent la communication et l’échange de données au sein et entre les réseaux.
Dans la revue Optica Publishing Group Optique Express, les chercheurs décrivent le réseau de communication entièrement basé sur la lumière et démontrent la communication vidéo en temps réel entre les nœuds du réseau. Ils montrent également qu’il peut prendre en charge simultanément l’accès aux appareils filaires et sans fil et peut effectuer une transmission de données bidirectionnelle entre les nœuds du réseau. Ces deux fonctionnalités sont essentielles pour fournir simultanément divers services à différents utilisateurs.
« La communication entièrement lumineuse pourrait être utilisée dans les océans et les lacs, par exemple, où les capteurs collectent des données écologiques et communiquent avec des bouées de surface », a déclaré Wang. « Les données pourraient ensuite être envoyées sans fil au-dessus de la surface de l’eau ou via des liaisons de transmission longue distance entre les villes. Le réseau peut également se connecter à Internet via un modem, permettant ainsi aux personnes se trouvant dans un océan éloigné, par exemple, d’accéder au réseau fédérateur pour le partage d’informations.
Construire un réseau intégré
Les réseaux de communication légers sans fil sont souvent conçus pour des scénarios spécifiques et manquent d’interopérabilité avec d’autres systèmes de communication. La création d’interconnexions espace-air-mer nécessite la tâche ardue de rassembler plusieurs technologies de manière à créer un réseau de communication transparent. Pour ce faire, les chercheurs ont utilisé quatre spectres de lumière pour établir des liaisons de communication lumineuse sans fil pour quatre environnements ou applications différents.
Les chercheurs ont réalisé des expériences qui ont montré que le réseau de communication entièrement lumineux pouvait réaliser une communication vidéo en temps réel en duplex intégral et une transmission adressable de capteurs, d’images et de fichiers audio via un accès filaire et sans fil. Crédit : Yongjin Wang, Université des postes et télécommunications de Nanjing
Ils ont utilisé la lumière bleue pour la communication sous-marine, car l’eau de mer a une fenêtre d’absorption réduite pour la lumière bleu-vert, lui permettant de voyager plus loin sous l’eau que les autres longueurs d’onde. Cela peut permettre au système d’être utilisé pour contrôler des véhicules sous-marins sans pilote ou pour établir une communication entre les appareils sous-marins et les bouées. Les LED blanches sont utilisées pour transmettre des informations entre des objets tels que des bouées ou des navires au-dessus de l’eau.
Pour les connexions avec des appareils aéroportés tels que des drones, la lumière ultraviolette profonde est utilisée. Cela permet une communication aveugle au soleil, qui empêche les interférences du soleil. Enfin, pour la communication point à point dans l’espace libre, des diodes laser proche infrarouge ont été utilisées car elles émettent une lumière directionnelle avec une puissance optique élevée. Les chercheurs ont également conçu le réseau de manière à permettre un accès filaire ou sans fil à Internet sur la base du schéma TCP/IP, ce qui le rend utile pour les applications de l’Internet des objets.
Connecter les sources lumineuses
« Il était important d’établir un mode de transmission unifié pour la communication avec la lumière bleue, la lumière blanche, les longueurs d’onde UV profondes et les diodes laser afin que nous puissions les intégrer à l’aide de commutateurs Ethernet », a déclaré Wang. « Pour rendre ce travail possible, les LED et les schémas de modulation déterminent le débit du réseau tandis que la photodiode à avalanche limite la plage de transmission et qu’un filtre passe-bande optique isole les signaux lumineux souhaités de ceux des autres spectres. »
Les chercheurs ont montré que le réseau de communication entièrement lumineux pouvait réaliser une communication vidéo en temps réel en duplex intégral et la transmission de données de capteurs, d’images et de fichiers audio via un accès filaire et sans fil. La vidéo full-duplex signifie que la vidéo peut être transmise et reçue simultanément, ce qui est nécessaire pour des applications telles que la vidéoconférence. Lorsque des vidéos en temps réel de 2 560 × 1 440 et 1 920 × 1 080 pixels à 22 images par seconde ont été introduites sur le réseau, elles sont restées claires avec peu de décalage. À l’aide d’un outil d’analyse de paquets réseau, un taux de perte de paquets maximum de 5,80 % et un délai de transmission inférieur à 74 millisecondes ont été mesurés.
Désormais, les chercheurs visent à améliorer le débit du réseau de communication toute lumière en utilisant le multiplexage par répartition en longueur d’onde pour éliminer le goulot d’étranglement provoqué par les LED. Cela contribuera à améliorer l’efficacité et les performances globales du réseau. Ils s’efforcent également d’autoriser les nœuds mobiles, plutôt que de simples nœuds fixes, ce qui nécessite de relever le défi de l’alignement de la lumière. Ceci est particulièrement crucial pour une utilisation avec des équipements sous-marins et des drones.
