ऑप्टिकल वायरलेस संचार
ऑप्टिकल वायरलेस संचार (ओडब्ल्यूसी) ऑप्टिकल संचार का ऐसा रूप है, जिसमें संकेतों को ले जाने के लिए बिना निर्देशित दृश्यमान प्रकाश, अवरक्त (आईआर), या पराबैंगनी (यूवी) प्रकाश का उपयोग किया जाता है। इसका उपयोग सामान्यतः कम दूरी के संचार में किया जाता है।
दृश्यमान स्पेक्ट्रम (390-750 एनएम) में कार्य करने वाले ओडब्ल्यूसी प्रणाली को सामान्यतः दृश्यमान प्रकाश संचार (वीएलसी) के रूप में जाना जाता है। वीएलसी प्रणाली 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] वहीं दूसरी ओर टेरेस्ट्रियल पॉइंट-टू-पॉइंट ओडब्ल्यूसी प्रणाली, जिसे फ्री-स्पेस ऑप्टिकल संचार (एफएसओ) प्रणाली के रूप में भी जाना जाता है,[2] इसके निकट आईआर आवृत्तियों (750-1600 एनएम) पर कार्य करते हैं। ये प्रणालियाँ सामान्यतः लेजर ट्रांसमीटरों का उपयोग करते हैं और उच्च डेटा दरों के साथ लागत प्रभावी प्रोटोकॉल-पारदर्शी लिंक प्रदान करते हैं, अर्ताथ प्रति तरंग दैर्ध्य 10 गीगाबिट प्रति सेकेंड, और बैकहॉल (दूरसंचार) बाधा के लिए संभावित समाधान प्रदान करते हैं।
सौर-अंध प्रौद्योगिकी या सोलर-ब्लाइंड यूवी स्पेक्ट्रम (200-280 एनएम) के भीतर कार्य करने वाले सॉलिड-स्टेट ऑप्टिकल स्रोतों/डिटेक्टरों में वर्तमान 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 ध्वनि के साथ प्राप्त ऊर्जा को बढ़ाते हैं। ऐसे डिज़ाइन विशेष रूप से वायरलेस सेंसर और एड-हॉक नेटवर्क जैसे कम-शक्ति वाली कम दूरी वाली 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 प्रारंभ में वायरलेस संचार प्रौद्योगिकियों का प्रसार हुआ और वे बहुत तेजी से आवश्यक हो गईं हैं। इस कारण रेडियो आवृत्ति से जुड़ी प्रौद्योगिकियों की व्यापक पैमाने पर उपस्थिति वायरलेस उपकरणों और प्रणालियों के विस्तार में महत्वपूर्ण कारक थी। चूंकि, वायरलेस प्रणाली द्वारा उपयोग किए जाने वाले विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के भाग की क्षमता सीमित है, और स्पेक्ट्रम के कुछ भाग का उपयोग करने के लिए लाइसेंस महंगे हैं। इस प्रकार डेटा-भारी वायरलेस संचार में वृद्धि के साथ, आरएफ स्पेक्ट्रम की मांग आपूर्ति से अधिक हो रही है, जिससे कंपनियां आकाशवाणी आवृति के अतिरिक्त विद्युत चुम्बकीय स्पेक्ट्रम के कुछ भागों 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 दृश्यमान स्पेक्ट्रम, अवरक्त (आईआर), और पराबैंगनी (यूवी) विकिरण संचरण को संदर्भित करता है। इस प्रकार प्रकाश , धुएं का संकेत , जहाज पर झंडे का संकेत और सेमाफोर लाइन के माध्यम से संकेतिंग को ओडब्ल्यूसी का ऐतिहासिक रूप माना जा सकता है।[3] सूर्य के प्रकाश का प्रयोग प्राचीन काल से ही लंबी दूरी के संकेतिंग 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। चूंकि मूल हेलियोग्राफ़ को भूगर्भिक सर्वेक्षण के लिए डिज़ाइन किया गया था, अपितु इसका उपयोग 19वीं सदी के अंत और 20वीं सदी की प्रारंभ में सैन्य उद्देश्यों के लिए बड़े पैमाने पर किया गया था। वहीं 1880 में, एलेक्ज़ेंडर ग्राहम बेल ने फ़ोटोफ़ोन का आविष्कार किया, जो संसार का पहला वायरलेस टेलीफोन प्रणाली था।
फोटोफोन में सैन्य रुचि बेल के समय के बाद भी उपयोग में रही थी। 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 अतिरिक्त, अमेरिकी और जर्मन सैन्य प्रयोगशालाओं ने 1950 के दशक तक ऑप्टिकल संचार के लिए उच्च दबाव आर्क लैंप का विकास जारी रखा था।[5] इसके आधार पर आधुनिक ओडब्ल्यूसी ट्रांसमीटर के रूप में या तो लेजर या प्रकाश उत्सर्जक डायोड (एलईडी) का उपयोग करता है। इस आधार पर 1962 में, एमआईटी लिंकन लैब्स ने प्रकाश उत्सर्जक गैलियम एसबेस्टाॅस डायोड का उपयोग करके प्रायोगिक ओडब्ल्यूसी लिंक बनाया और 30 मील की दूरी पर टीवी संकेत प्रसारित करने में सक्षम था। लेज़र के आविष्कार के बाद, ओडब्ल्यूसी 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 थे।[6] चूंकि, लेजर बीम के बड़े विचलन और वायुमंडलीय प्रभावों से निपटने में असमर्थता के कारण परिणाम सामान्यतः निराशाजनक थे। 1970 के दशक में कम नुकसान वाले फाइबर ऑप्टिक्स के विकास के साथ, वे लंबी दूरी के ऑप्टिकल संचरण के लिए स्पष्ट विकल्प बन गए और ओडब्ल्यूसी प्रणाली से ध्यान हट गया था।
वर्तमान स्थिति
दशकों से, ओडब्ल्यूसी में रुचि मुख्य रूप से गुप्त सैन्य अनुप्रयोगों तक ही सीमित थी,[7] और अंतर-उपग्रह और गहरे अंतरिक्ष लिंक सहित अंतरिक्ष अनुप्रयोग हैं।[8] इस प्रकार ओडब्ल्यूसी की बड़े पैमाने पर बाजार में पैठ अब तक आईआरडीए के अपवाद के साथ सीमित रही है, जो अत्यधिक सफल वायरलेस शॉर्ट-रेंज ट्रांसमिशन समाधान है।
अनुप्रयोग
ओडब्ल्यूसी की विविधताओं को संभावित रूप से एकीकृत परिपथ 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:
- अल्ट्रा-शॉर्ट रेंज: स्टैक्ड और सघनता से पैक किए गए मल्टी-चिप पैकेज में चिप-टू-चिप संचार हैं।[9]
- शॉर्ट रेंज: मानक आईईईई 802.15.7, पानी के नीचे संचार के तहत बॉडी एरिया नेटवर्क (डब्ल्यूबीएएन) और वायरलेस पर्सनल एरिया नेटवर्क (डब्ल्यूपीएएन) अनुप्रयोग सम्मिलित हैं।[10][11]
- मध्यम श्रेणी: वायरलेस लोकल एरिया नेटवर्क (डब्ल्यूएलएएन) और अंतर-वाहन और वाहन से इसके मौलिक ढांचे संचार के लिए इनडोर आईआर और दृश्यमान प्रकाश संचार (वीएलसी) हैं।
- लंबी दूरी: इंटर-बिल्डिंग कनेक्शन, जिसे फ्री-स्पेस ऑप्टिकल कम्युनिकेशंस (एफएसओ) भी कहा जाता है।
- अल्ट्रा-लॉन्ग रेंज: विशेष रूप से अंतर-उपग्रह लिंक और उपग्रह समूह की स्थापना के लिए अंतरिक्ष में लेजर संचार का उपयोग किया जाता हैं।
नई प्रवृत्तियां
- जनवरी 2015 में, आईईईई 802.15 ने आईईईई 802.15.7-2011 में संशोधन लिखने के लिए कार्य समूह का गठन किया था, जो दृश्य प्रकाश के अतिरिक्त, अवरक्त और निकट पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य को समायोजित करता है, और ऑप्टिकल कैमरा संचार और लाईफाई जैसे विकल्प जोड़ता है।[12]
- लंबी दूरी के ओडब्ल्यूसी अनुप्रयोगों में 800 किमी/घंटा की गति पर जमीन से विमान के बीच 1 गीगाबिट/सेकेंड - 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 हैं।
- 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 मार्च 2014 में की गई है।
- अल्ट्रा-लॉन्ग रेंज ओडब्ल्यूसी अनुप्रयोगों पर communication-possible/ NASA के लूनर लेजर कम्युनिकेशन डिमॉन्स्ट्रेशन (एलएलसीडी) ने चंद्र कक्षा से डेटा प्रसारित किया। 622 मेगाबिट्स-प्रति-सेकंड (एमबीपीएस) की दर से पृथ्वी पर, नवंबर 2013 में की गई थी।
- ओडब्ल्यूसी/विज़िबल लाइट कम्युनिकेशंस की अगली पीढ़ी ने पॉलिमर लाइट-एमिटिंग डायोड या ओएलईडी के साथ 10 मेगाबिट/सेकेंड ट्रांसमिशन का प्रदर्शन किया गया था।[13]
- ओडब्ल्यूसी अनुसंधान गतिविधियों पर काॅस्ट कार्यक्रम (विज्ञान और विज्ञान में यूरोपीय सहयोग) का यूरोपीय अनुसंधान परियोजना कार्य आईसी1101 आप्टिक वाइज 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। इस क्रिया 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 ओडब्ल्यूसी प्रौद्योगिकियों को अपनाने का प्रतिनिधित्व Li-Fi कंसोर्टियम लाई-फाई द्वारा किया जाता है, जो 2011 में स्थापित गैर- है। लाभ संगठन, ऑप्टिकल वायरलेस तकनीक शुरू करने के लिए समर्पित। लाई-फाई से जुड़े उत्पादों को अपनाने को बढ़ावा देता है।
- ओडब्ल्यूसी के बारे में एशियाई जागरूकता का उदाहरण जापान में वीएलसीसी 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। जो अनुसंधान, प्रचार और मानकीकरण को प्रदर्शित करता हैं।
- संयुक्त राज्य अमेरिका में कई ओडब्ल्यूसी पहलें हैं, जिनमें स्मार्ट लाइटिंग इंजीनियरिंग रिसर्च सेंटर भी उपस्थित है, जिसकी स्थापना 2008 में राष्ट्रीय विज्ञान संस्था (एनएसएफ) द्वारा की गई थी, जो रेंससेलर पॉलिटेक्निक संस्थान (प्रमुख संस्थान), बोस्टन विश्वविद्यालय और न्यू मैक्सिको विश्वविद्यालय की साझेदारी है। आउटरीच से जुड़े हुए हावर्ड विश्वविद्यालय , मॉर्गन स्टेट यूनिवर्सिटी और रोज़-हुलमैन प्रौद्योगिकी संस्थान हैं।[14]
- जुलाई 2023 में, आईईईई ने 802.11बीबी ने प्रस्तुत किया था, जिससे 800-1000 एनएम बैंड में लाइन-ऑफ़-विज़न ऑप्टिकल नेटवर्किंग के लिए मानक बनाया गया था।
संदर्भ
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- ↑ 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.
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