Home / اسلایدر / تکنولوژی هوشمند نوین انتقال دیتا
تکنولوژی هوشمند نوین انتقال دیتا

تکنولوژی هوشمند نوین انتقال دیتا

تکنولوژی هوشمند نوین انتقال دیتا

 در سال های اخیر پژوهشگران توانسته اند با استفاده از لامپ های LED اطلاعات را از یک لامپ تعبیه شده در سقف با سرعت ۲ مگابیت در ثانیه به سیستم های کامپیوتری ارسال کنند.

بنابراین، لامپ های LED می توانند علاوه بر تأمین روشنایی، انتقال اطلاعات بی سیم را  نیز انجام دهند.

امروزه، قیمت لامپ های LED به سرعت در حال کاهش است و در آینده نزدیک شاهد جایگزین شدن آنها به جای لامپ های کم مصرف فعلی خواهیم بود و باید به زودی منتظر فراگیر شدن این تکنولوژی نوین انتقال اطلاعات بود.

SNDTT (12)

فناوری امواج رادیویی بر بستر فیبر نوری (Radio over Fiber) یا به طور خلاصه RoF به نوعی فناوری اطلاق می‌شود که به وسیله آن نور توسط سیگنال‌های رادیویی مدوله شده و به وسیله فیبر نوری به مناطقی دورتر فرستاده می‌شود و بدین ترتیب دسترسی به اینترنت بی سیم، خواه در قالب استاندارد نسل سوم همراه (3G) یا وای-فای از طریق فقط یک آنتن واحد امکان پذیر می‌گردد. به کلام دیگر، امواج رادیویی از طریق کابل فیبر نوری منتقل می‌شود. بدین ترتیب یک تک آنتن می‌تواند همه سیگنال‌های رادیویی (اعم از 3G، Wi-Fi و غیره) را که از طریق یک فیبر نوری به مرکزی که در آن این نور به سیگنال رادیویی تبدیل می‌شود، دریافت نماید.

این فناوری بر خلاف فناوری سنتی رایج است که در آن هر یک از پروتکل‌های ارتباطات بی سیم شبکه‌ای (3G ،Wi-Fi و همراه) نیاز به تجیهزات و آنتن مجزا داشتند. با اینکه انتقال امواج رادیویی با استفاده از فیبرنوری برای مقاصد مختلفی نظیر شبکه های تلویزیونی کابلی و ایستگاه های ماهواره ای نیز استفاده می شود، اما عبارت «امواج رادیویی بر بستر فیبر نوری» معمولاً به کاربرد این فناوری برای دسترسی به شبکه های بی سیم اطلاق می گردد.

پهنای باند بیشتر، ایمنی در مقابل نویز، عدم ارتباط الکتریکی گیرنده و فرستنده، امنیت اطلاعات، وزن و حجم و قیمت پایین مواد اولیه، ایمنی محیطی و تضعیف ناچیز را می توان به عنوان ویژگیهای این فناوری یاد آور شد.

علاقمندان جهت اطلاعات بیشتر می توانند به مقاله ساختار کابل های فیبر نوری یا Fiber Optic Cable مراجعه نمایند.

در فن آوری نوین ارتباطات بی سیم، از تابش نور  استفاده شده است. در این تکنولوژی داده ها روی امواج نور قرار می گیرند و با امواج نورانی منتقل می شوند.

از مزایای این روش می توان موارد زیر را نام برد :

1.     سرعت انتقال داده در شبکه نوری بسیار بالا است

2.     مقدار مصرف انرژی در آن بسیار پایین است

3.     این شبکه از امنیت بالایی برخوردار است

4.     امکان تداخل الکترومغناطیسی در آن وجود ندارد

 در این روش انتقال اطلاعات از طریق نور سریع و آسان است. زیرا نور سریع ترین حامل انتقال داده است. در این شبکه، نور در جهات مختلف پخش می شود و دستگاه دریافت کننده، امواج نور را گرفته و آنها را تبدیل به داده هایی می کند که قابل استفاده در کامپیوتر و قابل دیدن در صفحه مانیتور باشد.

پیش از این نیز، از امواج نور برای انتقال اطلاعات استفاده شده بود ولی آنچه در این پروژه اهمیت دارد تبدیل نور به زبان رایج داده‌هاست. در این تکنولوژی از لامپ های Light Emitting Diodes یا LED استفاده شده است. این گونه لامپ ها نور را در جهات مختلف پخش کرده به همین دلیل شبکه گسترده ای از ارتباطات مبتنی بر نور را امکان پذیر می کنند.

هنگامی که یک دستگاه بی سیم بسیار کوچک در لامپ LED قرار گیرد در محدود روشنایی این لامپ اطلاعات به سادگی ارسال و دریافت می شود.

 هم اکنون سرعت تبادل داده ها از ۱ تا ۱۰ مگا بیت در ثانیه محاسبه شده است. پیش‌بینی می‌شود که در آزمایشگاه های پیشرفته میزان سرعت انتقال داده‌ها از طریق امواج نور افزایش یابد و به ۸٠٠ مگابایت در ثانیه یا حتی به یک گیگابایت در ثانیه هم برسد. هر شعاع LED برای دسترسی به یک نقطه از شبکه تعبیه می شود. در نتیجه، این شبکه دارای پتانسیل بالایی است که پهنای باند بیشتری را نسبت به تکنولوژی RF  را به کاربران ارائه  می دهد.

SNDTT (6)

نقل و انتقال داده از طریق نور مرئی شامل فوتون های نورانی است که چشم انسان می تواند آنها را ببیند. در این شبکه لامپ هایی از نوع LED بکار می رود که بجای رشته ها و گازهای داغ که در لامپ های ساده موجود است از دیود های پخش کننده نور یا نور جامد استفاده شده است، با این تفاوت که روشنایی LED حالت جامد به سرعت به حالت اعتدال می رسد و خارج می شود ولی چشم انسان نمی تواند این تغییر حالت را ببیند، داده ها روی سیگنالهای به حالت تعادل رسیده سوار شده و انتقال می یابد در این شرایط چشم انسان تنها از روشنایی محیط استفاده می کند و متوجه انتقال داده ها نمی شود. لامپ های LED از نوع دیود پخش کننده نور با اندازه استاندارد و نور ثابت، کد های باینری را منتقل می کنند این نقل و انتقال از طریق مودم مخصوصی که نسبت به امواج نورانی واکنش نشان می دهد انجام می گیرد.

در اینجا نگاه کوتاهی بر تاریخچه و کاربری های LED تا پیش از این خواهیم داشت:

SNDTT (2)

 اولین LED‌ های تولید صنعتی در ۱۹۶۲ میلادی و تنها با رنگ قرمز (ترکیب آلومینیوم، گالیم و آرسناید) وارد بازار شدند. LED های سبز، آبی، زرد و نارنجی در دههٔ ۷۰ میلادی تولید شدند. بهرهٔ نوری LED ‌ها رفته‌رفته افزایش یافت تا اینکه در دههٔ ۸۰ و اوایل دههٔ ۹۰ میلادی LED ‌ها به صورت گروهی و با کارایی بسیار بالا وارد بازار شدند. LED ‌های اولیه به علت بهرهٔ پایین شان تنها در مدارات الکترونیکی استفاده می‌شدند. اثرگذاری نوری LED ‌های سفید امروزی تا ۳۰ لومن بر وات و LED ‌های رنگی تا ۵۰ لومن بر وات است و پیش‌بینی می‌شود تا ۱۰۰ لومن بر وات نیز برسد.

طرز کار

LED ‌ها از پدیدهٔ الکترولومینانس برای تولید نور بهره می‌برند. وابستگی رنگ نور LED به جنس کریستال در جدول زیر نشان داده شده است:

SNDTT (12)

طیف نور لامپ‌های LED

طیف نور لامپ‌های LED شامل تمام طیف های مرئی و پرتوهای فرابنفش و مادون قرمز می‌شود و بسیار باریک است.

SNDTT (5)

 همانطور که در جدول بالا آمد مشاهده می شود، رنگ نور LED ‌ها بستگی به جنس کریستال تشکیل‌دهندهٔ آن‌ها دارد. مقدار و رنگ نور LED ‌ها تا حد زیادی به جریان آن‌ها نیز بستگی دارد، به همین دلیل استفاده از منبع جریان برای تغذیهٔ آن‌ها معمول است.

برتری

دیودهای نورافشان برتری‌های بسیاری بر منابع نور سنتی دارند که مصرف کمتر، عمر بیشتر، استحکام بیشتر، اندازهٔ کوچکتر و سرعت بیشتر در خاموش و روشن شدن از آن جمله اند.

کاربردها

دیودهای نورافشان مصارف متفاوتی در نورپردازی شهری، علائم عبور و مرور و چراغ‌های امروزی خودرو دارند. همچنین اندازهٔ بسیار کوچک آنها باعث شده است تا در نمایشگرهای گرافیکی نسل جدید بکار روند. سرعت بسیار بالای آنها در خاموش و روشن شدن کاربردهای ویژه‌ای در فناوری مخابرات برای آنها به ارمغان آورده است.

با توجه به اینکه LED ها می‌توانند نورهای رنگی مختلفی تولید کنند، در نورپردازی‌های تزئینی کاربر دارند. از سوی دیگر این لامپ‌ها نور مخرب ماورای بنفش تولید نمی‌کنند و به همین سبب در موزه‌ها برای روشنایی اشیاء قیمتی به کار می‌روند. به علت توان مصرفی پایین شان می‌توان از آن‌ها در روشنایی اضطراری استفاده کرد.

در چراغ‌های راهنمایی و رانندگی طول عمر، ضریب اطمینان روشنایی، درخشندگی بالا و دید در روز اهمیت زیادی دارند و به همین علت LED ‌ها برای این منظور بسیار مناسب هستند. بسیاری از شرکت‌های معتبر خودروسازی، در چراغ راهنما، خطر و برخی چراغ‌های داخلی خودروهایشان از لامپ LED استفاده می‌کنند.

در نمودار زیر، روند کاربردهای گوناگون  از LED  ها با دقت بیشتر نمایش داده شده است:

SNDTT (9)

به استناد موارد ذکر شده استفاده تکنولوژی هوشمند نوین انتقال دیتا، در خاموش و روشن کردن چراغهای LED است. نور کم، که اصطلاحا به آن flick می گویند هم قادر به انتقال داده هاست و لازم نیست که نور اتاق حتما زیاد باشد. این تکنولوژی محدود به داخل اتاق یا محیط های بسته نیست بلکه در فضا های باز هم قابل استفاده می باشد بعنوان نمونه در کارخانه اتومبیل سازی این تکنولوژی آزمایش شده است.

تصور کنید با روشن کردن کلید برق اتاق، کامپیوتر، آی فون، تلویزیون، رادیو و ترموستات های گوناگونی که در طول روز استفاده می کنید به خوبی کار کنند.

SNDTT (4)

پروفسور Thomas Little بیان می کند که شبکه ارتباطی مبتنی بر LED که نور و روشنایی هم تولید می کند انرژی بسیار کمی مصرف کرده و نیز از قابلیت اطمینان بالایی برخوردار است، این در شرایطی است که تداخل الکترومغناطیسی در این سیستم وجود ندارد. به عبارتی در این سیستم تنها لامپ LED است که عمل روشنایی و مبادله اطلاعات را انجام می دهد.

پژوهشگران در این پروژه درصدد هستند که قابلیتی ایجاد کنند تا داده ها از طریق لامپ های LED یا دیودهای ساطع نور ضعیف هم منتقل شوند، زیرا سو سو زدن یا کم زیاد شدن نور چراغهای سقف اتاقها آنقدر سریع اتفاق می افتد که چشم انسان قادر به درک آن نیست در این شرایط امکان انتقال کدها با سرعتی بالا از طریق حسگرهای نوری به کامپیوتر وجود دارد. روش انتقال اطلاعات از طریق نور هوشمند به مراتب سریعتر و دارای امنیت بیشتری نسبت به تکنولوژی ارتباطات شبکه در حال حاضر می باشد.

به گفته پروفسور Thomas Little این تکنولوژی فرصتی استثنایی را فراهم می کند تا با استفاده از انرژی نهفته در امواج نورانی نسل جدیدی در ارتباطات بی سیم که از امنیت بالایی نیز برخوردار است، فراهم شود. او بیان کرد که در سال آینده همزمان با خاموش و روشن کردن نوعی از لامپ های LED می توانیم ارتباطات سریع تر و امن تری داشته باشیم که هزینه کمتری نسبت نمونه های فعلی دارد و بطور حتم باعث ایجاد تحولاتی گسترده و امکان بروز دستاوردهای غیر منتظره خواهد شد.

او پیش بینی کرده است که ارتباطات شبکه نوری بی سیم تنها با استفاده از نور سفید لامپ LED در یک اتاق انجام می شود و نحوه عملکرد آن شبیه به دستگاه کنترل تلویزیون یا دستگاه برقرار کننده ارتباط با اینترنت، ارتباطات تلفنی، امواج رادیویی و تلویزیونی و ترموستات های کنترل درجه حرارت محیط می باشد.

تحقیقات در رابطه اینترنت نوری از سال ۲۰۰۸ میلادی در کالج مهندسی دانشگاه بوستون شروع شد. بدلیل حساسیت و اهمیت این موضوع تاکنون سرمایه گذاریهای زیادی در این رابطه صورت گرفته است، بعنوان نمونه این پروژه تحت حمایت مالی بنیاد ملی علوم می باشد و محققان در تلاشند تا هر چه زودتر نسل بعدی تکنولوژی ارتباطات بی سیم که مبتنی بر نور مرئی است را جایگزین ارتباطات با امواج رادیویی فعلی نمایند.

هم اکنون این پروژه در مرکز تحقیقات مهندسی روشنایی هوشمند در دانشگاه بوستون درحال انجام است. اینترنت نوری با سرمایه گذاری اولیه ۵/۱۸ میلیون دلار و با همکاری مؤسسه پلی تکنیک Rensselaer و دانشگاه نیومکزیکو آغاز بکار کرد. هدف از این پروژه جایگزینی نور LED با شبکه بی سیم فعلی اعلام شده، این جایگزینی نوآورانه ممکن است در دستگاه های نورپردازی امروزی تحولی اساسی ایجاد کند.

در مراکز تحقیقاتی دانشگاه بوستون اپلیکشن هایی با تکنولوژی نور خالص، که ستون اصلی شبکه های نوری است طراحی و پیاده سازی می شود. بودجه این پروژه در دانشگاه بوستون بطور تقریبی ۱ میلیون دلار در سال تخمین زده شده و بازه زمانی آن را ۱۰ سال پیش بینی کرده اند، این پروژه از نظر سرمایه گذاری های صنعتی و کار آفرینی بسیار مهم ارزیابی شده است.

مصرف انرژی در تکنولوژی LED به مراتب کمتر از تکنولوژی بی سیم RF است بنابراین فرصت های تازه ای در جهت ایجاد شبکه های ارتباطی بوجود می آورد بدون اینکه هزینه زیادی از لحاظ مصرف انرژی داشته باشد و نیز باعث کاهش کربن منتشر شده در طول زمان می شود که از جهت زیست محیطی بسیار حائز اهمیت است.

این تکنولوژی باعث می شود تا دسترسی به اینترنت بی سیم در همه مکانها یا محیطها امکان پذیر شود بویژه در مناطقی که امکان اتصال به اینترنت در آنها وجود ندارد یا به سختی امکان پذیر است.

طبق گزارشات اعلام شده در چندین مرکز با نصب لامپ های سقفی در اتاقها و تجهیز کامپیوتر ها به حسگرهای ویژه، داده ها از طریق امواج نورانی با موفقیت منتقل شده است.

Inder Monga مدیر بخش تحقیقات شبکه های پیشرفته در نورتل Nortel می گوید: ایده نوآورانه شبکه هوشمند روشنایی، ERC ظرفیت بسیار بالایی در جهت تحولات گسترده در زمینه های گوناگون را دارد. او معتقد است که با این تکنولوژی نوین فرصت های بالقوه ای بوجود می آید و در آینده کاربران هم از کیفیت بالا و هزینه پایین انرژی و هم از دسترسی آسان و امنیت اطلاعات در این شبکه رضایت کامل خواهند داشت.

از آنجایی که نور سفید در سطوح تیره مانند دیوار نفوذ نمی کند بنابراین سطح بالایی از امنیت در این روش وجود دارد مانند استراق سمع که از پشت دیوار امکان پذیر نیست.

طبق بررسی های بعمل آمده با استفاده از این روش ۳۰ تا ۸۰ در صد در مصرف انرژی صرفه جویی می شود. در این تکنولوژی هوشمند، هنگامی که افراد مشغول بکار هستند محیط پیرامون آنها روشن شده و هنگامی که افراد حاضر در محیط مشغولیتی ندارند روشنایی بطور خودکار کم می شود.

این تکنولوژی به منظور ایمنی در خودروهای آینده بکار برده می شود. امروزه چراغ های ترمز اتومبیل ها از LED ساخته می شود با بکار بردن حسگرهایی که به نور این چراغهای واکنش نشان می دهند راننده از ترمز اتومبیل جلویی آگاه شده یا بطور اتوماتیک سرعت خودرو کم می شود.

سیستم(Light Visually X-Transceiving  (LVX سیستمی است که با نصب آن داده ها از طریق امواج نوری منتقل می شوند این سیستم با روشهایی خاص امواج رادیویی را متراکم می کند تا تداخلی در کار این سیستم ایجاد نشود. امروزه ارتباطات از طریق امواج رادیویی با تجهیزات الکترونیکی مرتبط با آن برقرار می شود، شبکه ۳G ،WiFi و بلوتوث با امواج رادیویی مغناطیسی کار می کنند.

و پیش از پایان: با توجه به اینکهنوشته ی حاضر به یاری پژوهش اینترنتی و مطالعه ی سایت های تخصصی و اطلاع رسانی متعدد از جمله “این تو این آی تی“، دانشنامه ی آزاد ویکی پدیا و… می باشد، ضمن قدردانی ازمراجع ذیربط، علاقمندان جهت دریافت اطلاعات بیشتر می توانند به آدرس زیر مراجعه نمایند:

SmartLighting

و در پایان، به زودی در قرن 21 شاهد شبکه جاده ای هوشمند نیز خواهیم بود، گویا LED های نوری در دنیای انتقال اطلاعات برای خود جایگاه ویژه ای فراهم کرده اند!

SNDTT (11)

4 comments

  1. سلام. از دوستان اگر کسی مقاله در مورد انتقال دیتا با سرعت بالای 100 و انتقال از طریق نور خورشید دارد ممنون میشم برای من ارسال کنند.
    rahmanzadeh.maryam@yahoo.com

  2. باسلام و احترام
    نظر به اینکه آن سایت توجه ویژه به مباحث انتقال فناوری دارد، نشانی دو جلد کتاب بسیار مفید در خصوص انتقال فناوری به روش قراردادی که در نوع خود بی نظیر است ارایه می شود با این امید که مورد استفاده سایت و بینندگان آن قرار گیرد. پیروز باشید – سامانی
    http://rtalaei.com/index.php/explore/popular-read/2013-06-23-19-31-11
    http://rtalaei.com/index.php/explore/popular-read/2013-06-23-19-32-24
    انتشارات دادگستر (تلفن 88905460 – 88904465)

  3. علیرضا روشن

    کامل شد

  4. سپاس دریافت شد

Leave a Reply

Your email address will not be published.