نقل البيانات: أشعة الضوء أم أمواج الراديو، أيهما أسرع؟

Факты о радиоволнах

بناء على بحث سابق كان قد طوّر أشعة الضوء لإرسال البيانات بسرعة لم يُسمع بها من قبل، طور علماء من جامعة جنوب كاليفورنيا تقنية مماثلة لكن هذه المرّة مع الموجات الراديويّة لتصل إلى سرعات عالية لكن دون التعرّض لبعض المشاكل التي يمكن أن تواجه النظم البصرية.

*
توصّل الباحثون، بقيادة أستاذ الهندسة الكهربائية (آلان ويلنر) من قسم “فيتيربي” للهندسة بجامعة جنوب كاليفورنيا، لمعدلات نقل بيانات وصل إلى 32 جيجا بت في الثانية عبر 2.5 متر من المساحة الحرة في قبو مختبر في جامعة جنوب كاليفورنيا.

*
لتوضيح الفكرة، يمكن الإشارة إلى أن 32 جيجا بت في الثانية هي سرعة كافية لنقل فيلم عالي الوضوح (HD) مدته أكثر من 10 ساعات و نصف في ثانية واحدة فقط، و هي أيضا 30 مرة أسرع من شبكة الجيل الرابع اللاسلكية للمحمول (LTE)

*
وقال ويلنر: ” إنها ليست فقط وسيلة لنقل حزم متعددة من البيانات الراديوية المتموضعة بنفس المكان من خلال فتحة واحدة، إنما تعتبر هي أيضا واحدة من أسرع الطرق التي تم عرضها لنقل البيانات عبر موجات الراديو “.

*
وقد تم تحقيق معدلات أسرع في نقل البيانات – حيث قاد ويلنر بنفسه قبل عامين فريقا لتطوير أشعة الضوء لنقل البيانات بسرعة فائقة وصلت إلى 2.56 تيرا بايت في الثانية – ولكن الأساليب المستخدمة لفعل ذلك تعتمد على الضوء لنقل البيانات.

*
أضاف ويلنر: “ميزة امواج الراديو أنها تستخدم حزم أعرض و أكثر قوة (أقل عرضة للضجيج)، حيت أن الحزم الأوسع أكثر قدرة على التعامل مع العقبات الموجودة بين المرسل و المستقبل، و هي أيضا لا تتأثّر بالاضطراب في الغلاف الجوي كما تتأثر به الأمواج البصرية”.

*
ويلنر هو كذلك المؤلف الشريك لمقال حول البحث الّذي نُشر في مجلة “اتصالات الطبيعة” العلمية في 16 سبتمبر. المؤلفين المساعدين المشاركين بالمقال هم: “يان يان” و “غوودونغ اكزاي” كلاهما طلاب دراسات عليا في جامعة جنوب كاليفورنيا قسم فيتربي للهندسة، بالإضافة إلى مساهمين آخرين جاؤوا من جامعة جنوب كاليفورنيا وغيرها.

*

اتّخذ الفريق من عمل ويلنر السابق مرجعاً و اعتمد عليه لتحقيق معدلات نقل عالية و ذلك باستخدام و تطوير الأمواج الراديوية معا. مرّر الباحثون كل شعاع – الذي حمل حزمة مستقلّة من البيانات الخاصة به – من خلال “لوح مرحلة الدوّامة” (Spiral Phase Plate SPP) (انظر الصورة) الذي يحوّل كل شعاع راديوي إلى شكل حلزوني متعامد فريد من نوعه يشبه شكل الحمض النووي. جهاز استقبال موجود في الطرف الآخر من الغرفة يقوم بإعادة تحويل الشعاع واسترداد حزم البيانات المختلفة.

*

*

و قد قال أندي موليش من جامعة جنوب كاليفورنيا:”هذه التقنية يمكن أن تكون لها تطبيقات مهمة جدا في الاتصالات الفائقة السرعة لتقنية ” النقل الخلفي” (Backhaul) اللاسلكي التي تربط محطات القاعدة لأنظمة الجيل القادم الخلوية. موليش الذي يرّكز بحثه على الأنظمة اللاسلكية، والمشارك في التصميم و الإشراف على الدراسة مع ويلنر.

*

وسوف تُركّز البحوث المستقبلية على محاولة توسيع نطاق وقدرات النقل. فما هي السرعات و الإمكانات التي ممكن أن نشهدها مستقبلا !!!!
*
الهوامش:
لوح مرحلة الدوّامة (SPP) : نوع من المحوّلات يقوم بتحويل وضع الشعاع، حيث يحول الشعاع ذو النمط الأساسي _(الغاوصي)- موجة مسطحة_ الذي يمر عبر اللوح إلى موجة ذات نمط حلزوني.

*
النقل الخلفي (Backhaul) : هو مسار الاتصالات من عقدة الوصول (access points) إلى الجزء الخارجي للشبكة. و هو يهتم بتوزيع الازدحام الذي يحصل في الشبكة إلى عدة مواقع موزّعة (عقد وصول)