ابتكار يتيح نقل البيانات في الهواء الطلق باستخدام أضواء LED

طور علماء من جامعة طوكيو التقنية نظامًا مبتكرًا للاتصالات بالضوء المرئي (VLC) يستخدم أضواء LED شائعة لنقل البيانات بشكل مستقر حتى تحت أشعة الشمس المباشرة، وبسرعات تصل إلى 3.48 ميغابت في الثانية على مسافات تصل إلى عدة أمتار.

الضوء كبديل لاسلكي

تعتمد تقنية VLC على الضوء المنبعث من مصابيح LED لنقل البيانات، بعيدًا 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، بحسب تقرير نشره موقع "interestingengineering" واطلعت عليه "العربية Business".

تعد هذه التقنية واعدة بشكل خاص في أنظمة النقل الذكية (ITS)، حيث يمكن أن تصبح إشارات المرور وأعمدة الإنارة منصات للبنية التحتية لنقل البيانات إلى السيارات.

كيف تغلب الفريق على التحديات؟

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

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

يستخدم الترميز صيغة العودة إلى الصفر (RZ)، ويحافظ على توازن بين البتات “0” و”1”، ما يمنع الوميض المرئي ويحسن التزامن.

يعتمد النظام على حواف النبضات الضوئية الصاعدة، ما يجعله أكثر مقاومة لتغيرات عرض النبض الناتجة عن خصائص LED.

جهاز الاستقبال مزود بعدة خلايا ضوئية وفلاتر ضيقة النطاق لتقليل تأثير الضوء الخلفي، مما يضمن أداءً موثوقًا في البيئات الخارجية.

إمكانيات التطبيقات العملية

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.

باستخدام 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.