ऑप्टिकल वायरलेस संचार

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ऑप्टिकल वायरलेस संचार (ओडब्ल्यूसी) ऑप्टिकल संचार का रूप है जिसमें सिग्नल ले जाने के लिए बिना निर्देशित दृश्यमान प्रकाश, अवरक्त (आईआर), या पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग आमतौर पर कम दूरी के संचार में किया जाता है।

दृश्यमान स्पेक्ट्रम (390-750 एनएम) में काम करने वाले ओडब्ल्यूसी सिस्टम को आमतौर पर दृश्यमान प्रकाश संचार (वीएलसी) के रूप में जाना जाता है। वीएलसी सिस्टम प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) का लाभ उठाते हैं जिन्हें प्रकाश उत्पादन और मानव आंख पर ध्यान देने योग्य प्रभाव के बिना बहुत तेज गति से स्पंदित किया जा सकता है। वीएलसी का उपयोग संभवतः वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क, वायरलेस निजी क्षेत्र नेटवर्क और वाहन संचार प्रणालियों सहित अन्य अनुप्रयोगों की विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है।[1] दूसरी ओर, टेरेस्ट्रियल पॉइंट-टू-पॉइंट OWC सिस्टम, जिसे फ्री-स्पेस ऑप्टिकल संचार (FSO) सिस्टम के रूप में भी जाना जाता है,[2] निकट आईआर आवृत्तियों (750-1600 एनएम) पर काम करें। ये सिस्टम आम तौर पर लेजर ट्रांसमीटरों का उपयोग करते हैं और उच्च डेटा दरों के साथ लागत प्रभावी प्रोटोकॉल-पारदर्शी लिंक प्रदान करते हैं, यानी, प्रति तरंग दैर्ध्य 10 Gbit/s, और बैकहॉल (दूरसंचार) बाधा के लिए संभावित समाधान प्रदान करते हैं।

सौर-अंध प्रौद्योगिकी | सोलर-ब्लाइंड यूवी स्पेक्ट्रम (200-280 एनएम) के भीतर काम करने वाले सॉलिड-स्टेट ऑप्टिकल स्रोतों/डिटेक्टरों में हालिया प्रगति के परिणामस्वरूप पराबैंगनी संचार (यूवीसी) में भी रुचि बढ़ रही है। इस तथाकथित गहरे यूवी बैंड में, जमीनी स्तर पर सौर विकिरण नगण्य है और इससे व्यापक क्षेत्र-दृश्य रिसीवर वाले फोटॉन-गिनती डिटेक्टरों का डिज़ाइन संभव हो जाता है जो थोड़े अतिरिक्त पृष्ठभूमि शोर के साथ प्राप्त ऊर्जा को बढ़ाते हैं। ऐसे डिज़ाइन विशेष रूप से वायरलेस सेंसर और एड-हॉक नेटवर्क जैसे कम-शक्ति वाली शॉर्ट-रेंज यूवीसी का समर्थन करने के लिए आउटडोर नॉन-लाइन-ऑफ़-विज़न कॉन्फ़िगरेशन के लिए उपयोगी होते हैं।

इतिहास

20वीं सदी के आखिरी कुछ दशकों और 21वीं सदी की शुरुआत में वायरलेस संचार प्रौद्योगिकियों का प्रसार हुआ और वे बहुत तेजी से आवश्यक हो गईं। रेडियो फ़्रीक्वेंसी | रेडियो-फ़्रीक्वेंसी प्रौद्योगिकियों की व्यापक पैमाने पर तैनाती वायरलेस उपकरणों और प्रणालियों के विस्तार में महत्वपूर्ण कारक थी। हालाँकि, वायरलेस सिस्टम द्वारा उपयोग किए जाने वाले विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के हिस्से की क्षमता सीमित है, और स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों का उपयोग करने के लिए लाइसेंस महंगे हैं। डेटा-भारी वायरलेस संचार में वृद्धि के साथ, आरएफ स्पेक्ट्रम की मांग आपूर्ति से अधिक हो रही है, जिससे कंपनियां आकाशवाणी आवृति के अलावा विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के कुछ हिस्सों का उपयोग करने के विकल्पों पर विचार कर रही हैं।

ऑप्टिकल वायरलेस संचार (ओडब्ल्यूसी) ऑप्टिकल वाहक के उपयोग के माध्यम से बिना निर्देशित प्रसार मीडिया में संचरण को संदर्भित करता है: दृश्यमान स्पेक्ट्रम, अवरक्त (आईआर), और पराबैंगनी (यूवी) विकिरण। प्रकाश , धुएं का संकेत , जहाज के झंडे और सेमाफोर लाइन के माध्यम से सिग्नलिंग को ओडब्ल्यूसी का ऐतिहासिक रूप माना जा सकता है।[3] सूर्य के प्रकाश का प्रयोग प्राचीन काल से ही लंबी दूरी के सिग्नलिंग के लिए भी किया जाता रहा है। संचार उद्देश्यों के लिए सूर्य के प्रकाश के सबसे पहले उपयोग का श्रेय प्राचीन यूनानियों और रोमनों को दिया जाता है, जो युद्ध के दौरान सूर्य के प्रकाश को प्रतिबिंबित करके संकेत भेजने के लिए पॉलिश ढालों का उपयोग करते थे।[4] 1810 में, कार्ल फ्रेडरिक गॉस ने हेलियोग्राफ़ का आविष्कार किया जो सूर्य के प्रकाश की नियंत्रित किरण को दूर स्थित स्टेशन तक निर्देशित करने के लिए दर्पणों की जोड़ी का उपयोग करता है। हालाँकि मूल हेलियोग्राफ़ को भूगर्भिक सर्वेक्षण के लिए डिज़ाइन किया गया था, लेकिन इसका उपयोग 19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी की शुरुआत में सैन्य उद्देश्यों के लिए बड़े पैमाने पर किया गया था। 1880 में, एलेक्ज़ेंडर ग्राहम बेल ने फ़ोटोफ़ोन का आविष्कार किया, जो दुनिया का पहला वायरलेस टेलीफोन सिस्टम था।

फोटोफोन में सैन्य रुचि बेल के समय के बाद भी जारी रही। उदाहरण के लिए, 1935 में, जर्मन सेना ने फोटोफोन विकसित किया था जिसमें आईआर ट्रांसमिटिंग फिल्टर के साथ टंगस्टन फिलामेंट लैंप का उपयोग प्रकाश स्रोत के रूप में किया गया था। इसके अलावा, अमेरिकी और जर्मन सैन्य प्रयोगशालाओं ने 1950 के दशक तक ऑप्टिकल संचार के लिए उच्च दबाव आर्क लैंप का विकास जारी रखा।[5] आधुनिक ओडब्ल्यूसी ट्रांसमीटर के रूप में या तो लेजर या प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) का उपयोग करता है। 1962 में, MIT लिंकन लैब्स ने प्रकाश उत्सर्जक GaAs डायोड का उपयोग करके प्रायोगिक OWC लिंक बनाया और 30 मील की दूरी पर टीवी सिग्नल प्रसारित करने में सक्षम था। लेज़र के आविष्कार के बाद, OWC को लेज़रों के लिए मुख्य तैनाती क्षेत्र के रूप में देखा गया और विभिन्न प्रकार के लेज़रों और मॉड्यूलेशन योजनाओं का उपयोग करके कई परीक्षण किए गए।[6] हालाँकि, लेजर बीम के बड़े विचलन और वायुमंडलीय प्रभावों से निपटने में असमर्थता के कारण परिणाम आम तौर पर निराशाजनक थे। 1970 के दशक में कम नुकसान वाले फाइबर ऑप्टिक्स के विकास के साथ, वे लंबी दूरी के ऑप्टिकल ट्रांसमिशन के लिए स्पष्ट विकल्प बन गए और OWC सिस्टम से ध्यान हट गया।

वर्तमान स्थिति

अंतर्राष्ट्रीय अंतरिक्ष स्टेशन पर ILLUMA-T से पृथ्वी पर ग्राउंड स्टेशन पर डेटा रिले करने वाले लेजर संचार रिले प्रदर्शन (LCRD) का चित्रण।

दशकों से, OWC में रुचि मुख्य रूप से गुप्त सैन्य अनुप्रयोगों तक ही सीमित थी,[7] और अंतर-उपग्रह और गहरे अंतरिक्ष लिंक सहित अंतरिक्ष अनुप्रयोग।[8] OWC की बड़े पैमाने पर बाजार में पैठ अब तक IrDA के अपवाद के साथ सीमित रही है, जो बेहद सफल वायरलेस शॉर्ट-रेंज ट्रांसमिशन समाधान है।[needs update?]

अनुप्रयोग

ओडब्ल्यूसी की विविधताओं को संभावित रूप से एकीकृत सर्किट के भीतर ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट से लेकर आउटडोर इंटर-बिल्डिंग लिंक से लेकर उपग्रह संचार तक विभिन्न प्रकार के संचार अनुप्रयोगों में नियोजित किया जा सकता है।

ट्रांसमिशन रेंज के आधार पर ओडब्ल्यूसी को पांच श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है:

  1. अल्ट्रा-शॉर्ट रेंज: स्टैक्ड और बारीकी से पैक किए गए मल्टी-चिप पैकेज में चिप-टू-चिप संचार।[9]
  2. शॉर्ट रेंज: मानक IEEE 802.15.7, पानी के नीचे संचार के तहत बॉडी एरिया नेटवर्क (WBAN) और वायरलेस पर्सनल एरिया नेटवर्क (WPAN) अनुप्रयोग।[10][11]
  3. मध्यम श्रेणी: वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क (डब्ल्यूएलएएन) और अंतर-वाहन और वाहन-से-बुनियादी ढांचे संचार के लिए इनडोर आईआर और दृश्यमान प्रकाश संचार (वीएलसी)।
  4. लंबी दूरी: इंटर-बिल्डिंग कनेक्शन, जिसे फ्री-स्पेस ऑप्टिकल कम्युनिकेशंस (एफएसओ) भी कहा जाता है।
  5. अल्ट्रा-लॉन्ग रेंज: विशेष रूप से अंतर-उपग्रह लिंक और उपग्रह समूह की स्थापना के लिए अंतरिक्ष में लेजर संचार।

हाल के रुझान

  • जनवरी 2015 में, IEEE 802.15 ने IEEE 802.15.7-2011 में संशोधन लिखने के लिए कार्य समूह का गठन किया, जो दृश्य प्रकाश के अलावा, अवरक्त और निकट पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य को समायोजित करता है, और ऑप्टिकल कैमरा संचार और LiFi जैसे विकल्प जोड़ता है।[12]
  • लंबी दूरी के OWC अनुप्रयोगों में 800 किमी/घंटा की गति पर जमीन से विमान के बीच 1 Gbit/s - 60 किमी रेंज लिंक का प्रदर्शन किया गया है, एक्सट्रीम टेस्ट वियालाइट लेजर कम्युनिकेशन टर्मिनल एमएलटी-20 के लिए - 800 किमी/घंटा पर जेट विमान से ऑप्टिकल डाउनलिंक, डीएलआर और ईएडीएस दिसंबर 2013।
  • उपभोक्ता उपकरणों और फोन पर कम दूरी के ओडब्ल्यूसी अनुप्रयोगों पर; communicationalcatel-onetouch-and-sunpartner-technologies-announces-the-first-full-integred-solar -स्मार्टफोन-246866181.html अपने स्मार्टफोन पर रोशनी से चार्ज करें और डेटा प्राप्त करें: टीसीएल कम्युनिकेशन/अल्काटेल वनटच और सनपार्टनर टेक्नोलॉजीज ने पहले पूरी तरह से एकीकृत सौर स्मार्टफोन की घोषणा की है। मार्च 2014.
  • अल्ट्रा-लॉन्ग रेंज OWC अनुप्रयोगों पर communication-possible/ NASA के लूनर लेजर कम्युनिकेशन डिमॉन्स्ट्रेशन (LLCD) ने चंद्र कक्षा से डेटा प्रसारित किया। 622 मेगाबिट्स-प्रति-सेकंड (एमबीपीएस) की दर से पृथ्वी पर, नवंबर 2013।
  • OWC/विज़िबल लाइट कम्युनिकेशंस की अगली पीढ़ी ने पॉलिमर लाइट-एमिटिंग डायोड या OLED के साथ 10 Mbit/s ट्रांसमिशन का प्रदर्शन किया।[13]
  • OWC अनुसंधान गतिविधियों पर COST कार्यक्रम (विज्ञान और विज्ञान में यूरोपीय सहयोग) का यूरोपीय अनुसंधान परियोजना कार्य IC1101 OPTICWISE है। प्रौद्योगिकी) यूरोपीय विज्ञान फाउंडेशन द्वारा वित्त पोषित है, जो यूरोपीय स्तर पर राष्ट्रीय स्तर पर वित्त पोषित अनुसंधान के समन्वय की अनुमति देता है। एक्शन का उद्देश्य अंतःविषय ऑप्टिकल वायरलेस संचार (ओडब्ल्यूसी) अनुसंधान गतिविधियों के लिए उच्च-प्रोफ़ाइल समेकित यूरोपीय वैज्ञानिक मंच के रूप में कार्य करना है। इसे नवंबर 2011 में लॉन्च किया गया था और नवंबर 2015 तक चलेगा। इसमें 20 से अधिक देशों का प्रतिनिधित्व है।
  • उपभोक्ता और उद्योग OWC प्रौद्योगिकियों को अपनाने का प्रतिनिधित्व Li-Fi कंसोर्टियम द्वारा किया जाता है, जो 2011 में स्थापित गैर- है। लाभ संगठन, ऑप्टिकल वायरलेस तकनीक शुरू करने के लिए समर्पित। लाई-फाई (Li-Fi) उत्पादों को अपनाने को बढ़ावा देता है।
  • OWC के बारे में एशियाई जागरूकता का उदाहरण जापान में VLCC दृश्य प्रकाश संचार संघ है, जिसे बाजार की गतिविधियों के माध्यम से दृश्य प्रकाश का उपयोग करके सुरक्षित, सर्वव्यापी दूरसंचार प्रणाली का एहसास करने के लिए 2007 में स्थापित किया गया था। अनुसंधान, प्रचार और मानकीकरण।
  • संयुक्त राज्य अमेरिका में कई OWC पहलें हैं, जिनमें स्मार्ट लाइटिंग इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर भी शामिल है, जिसकी स्थापना 2008 में राष्ट्रीय विज्ञान संस्था (NSF) द्वारा की गई थी, जो रेंससेलर पॉलिटेक्निक संस्थान (प्रमुख संस्थान), बोस्टन विश्वविद्यालय और न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय की साझेदारी है। आउटरीच साझेदार हावर्ड विश्वविद्यालय , मॉर्गन स्टेट यूनिवर्सिटी और रोज़-हुलमैन प्रौद्योगिकी संस्थान हैं।[14]
  • जुलाई 2023 में, IEEE ने 802.11bb जारी किया, जिससे 800-1000 एनएम बैंड में लाइन-ऑफ़-विज़न ऑप्टिकल नेटवर्किंग के लिए मानक बनाया गया।

संदर्भ

  1. ↑ M. Uysal and H. Nouri, "Optical Wireless Communications – An Emerging Technology", 16th International Conference on Transparent Optical Networks (ICTON), Graz, Austria, July 2014
  2. ↑ Ali Khalighi, Mohammad; Uysal, Murat (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.
  3. ↑ A. A. Huurdeman, The Worldwide History of Telecommunications, Wiley Interscience, 2003.
  4. ↑ G. J. Holzmann and B. Pehrson, The Early History of Data Networks (Perspectives), Wiley, 1994.
  5. ↑ M. Groth, "Photophones revisited".
  6. ↑ E. Goodwin, "A review of operational laser communication systems," Proceedings of the IEEE, vol. 58, no. 10, pp. 1746–1752, Oct. 1970.
  7. ↑ D. L. Begley, "Free-space laser communications: a historical perspective," Annual Meeting of the IEEE, Lasers and Electro-Optics Society (LEOS), vol. 2, pp. 391–392, Nov. 2002, Glasgow, Scotland.
  8. ↑ H. Hemmati, Deep Space Optical Communications, Wiley-Interscience, 2006
  9. ↑ Kachris, Christoforos; Tomkos, Ioannis (Oct 2012). "डेटा केंद्रों के लिए ऑप्टिकल इंटरकनेक्ट पर एक सर्वेक्षण". IEEE Communications Surveys & Tutorials. 14 (4): 1021–1036. doi:10.1109/SURV.2011.122111.00069. S2CID 1771021.
  10. ↑ Bhowal, A.; Kshetrimayum, R.S. (2018). "अंडरवाटर ऑप्टिकल वायरलेस संचार के लिए वन-वे और टू-वे रिले का प्रदर्शन विश्लेषण". OSA Continuum. 1 (4): 1400–1413. doi:10.1364/OSAC.1.001400.
  11. ↑ Hanson, F.; Radic, S. (Jan 2008). "उच्च बैंडविड्थ पानी के नीचे ऑप्टिकल संचार". Applied Optics. 47 (2): 277–83. Bibcode:2008ApOpt..47..277H. doi:10.1364/AO.47.000277. PMID 18188210.
  12. ↑ Communications Task Group (TG 7m) (31 May 2019). "15.7 Maintenance: Short-Range Optical Wireless". IEEE 802.15 WPANTM. Retrieved 2019-05-31.
  13. ↑ Paul Anthony Haigh; Francesco Bausi; Zabih Ghassemlooy; Ioannis Papakonstantinou; Hoa Le Minh; Charlotte Fléchon; Franco Cacialli (2014). "Visible light communications: real time 10 Mb/s link with a low bandwidth polymer light-emitting diode". Optics Express. 22 (3): 2830–8. Bibcode:2014OExpr..22.2830H. doi:10.1364/OE.22.002830. PMID 24663574.
  14. ↑ The Smart Lighting Engineering Research Center


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