Mağara balığından esinlenen optik ekipman: Kablosuz iletişim bant genişliğinin daha verimli kullanımına elverişlidir!
Kılavuz
Son zamanlarda, Birleşik Devletler'deki Georgia Üniversitesi, Balıktan Kaçınma Tepkisi (JAR) sistemini taklit eden bir optik cihaz geliştirdi. Parazite neden olabilecek diğer sinyallerden uzak tutmak için iletim sinyalinin frekansını hareket ettirebilir, böylece parazit oluşumunu önler ve kablosuz spektrum kaynaklarının daha etkili kullanımına elverişlidir.
arka fon
Son yıllarda Nesnelerin İnterneti'nin ve kablosuz iletişim teknolojilerinin sürekli gelişmesiyle birlikte kablosuz iletişim cihazlarının sayısı gün geçtikçe artmış, ancak kablosuz spektrum kaynakları sınırlıdır.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Sınırlı kullanılabilir bant genişliğinde, kablosuz iletişim cihazları tarafından iletilen veriler birbirleriyle uzay için rekabet edecek, ağ tıkanıklığını daha ciddi hale getirecek ve "spektrum bant genişliği krizine" neden olacaktır. Spektrum kaynaklarının yetersizliği, Nesnelerin İnterneti'nin gelişimini kısıtlayan önemli bir darboğaz haline geldi. Şu anda, bu krizle başa çıkmanın etkili yöntemleri şunları içermektedir: spektrum kaynaklarını bilimsel olarak planlama, daha yüksek frekans bantlarına geliştirme, spektrum kaynak kullanım verimliliğini artırma ve kademeli olarak olgunlaşmış dinamik spektrum tahsis yöntemlerini benimseme.
Yenilikçilik
"Spektrum bant genişliği krizini" nihayet çözmek için, bugün herkes için yenilikçi bir çözüm sunacağım. Balık Girişiminden Kaçınma Tepkisi (JAR) sistemini taklit eden ve iletilen sinyalin frekansını girişime neden olabilecek diğer sinyallerden uzaklaştırabilen ışık tabanlı bir cihazdır.
Araştırma Georgia Üniversitesi'ndeki araştırmacılar tarafından geliştirildi ve ilgili makaleler Optics Express (Optics Express) dergisinde yayınlandı.
(Fotoğraf kredisi: Mable P. Fok / Georgia Üniversitesi)
teknoloji
Eigenmannia (Eigenmannia), tamamen karanlıkta yaşamaya alışkın bir yuva balığıdır. Işık yokluğunda hayatta kalabilmek için bu balık, diğer balıklarla iletişim kurmak ve çevresindeki ortamı algılamak için bir elektrik alanı uyaracaktır. İki balık tarafından uyarılan sinyaller benzer frekanslarda olduğunda, birbirlerine karışacak ve karıştırılmış bir sinyal üreteceklerdir. Bu balıkların benzersiz sinir algoritmaları olduğundan, yakındaki balıkların ürettiği sinyallerle karşılıklı etkileşimi önlemek için iletişim için kullanılan elektrik sinyallerini ayarlayabilirler.
(Resim kaynağı: Wikipedia)
Araştırma ekibinin lideri Mable P. Fok şunları söyledi: "İnsanların Ehrlich elektrikli yılan balığı gibi paraziti önlemek için aynı nöral algoritmayı kullanabileceğine inanıyoruz, ancak hız ve frekans çok daha hızlı. Kablosuz iletişim sistemimizi kullanmak daha fazla zeka ve Daha dinamik bir çözüm, mevcut karmaşık anti-parazit koordinasyon işleminin yerini alıyor, bu da tüm bant genişliği aralığının özel telefon operatörleri veya ordu gibi kullanıcılar için ayrıldığı anlamına geliyor. "
Araştırmalar, ışığa veya optiğe dayalı JAR'ın paraziti önlemek için kullanılabileceğini gösteriyor. Bu sistem, Ehrlich elektrikli yılanbalığının JAR'ına çok benzer şekilde çalışır, başka bir sinyalin parazite neden olup olmayacağını tespit edebilir ve ardından iletilen sinyali daha yüksek veya daha düşük bir frekansa taşımak için akıllı bir yol kullanarak uzak tutabilir. İletilen sinyalin frekansıyla kesişmek yerine sinyale müdahale edin, çünkü bu paraziti artıracaktır.
(Fotoğraf kredisi: Mable P. Fok / Georgia Üniversitesi)
Parazit önleme sistemi ışığa dayalıdır, bu nedenle kullanılırken yalnızca küçük ayarlamalara ihtiyaç vardır. Dahası, radyo ve GPS iletişimi tarafından kullanılan megahertz frekanslarından telefonlar ve radarlar tarafından kullanılan gigahertz frekanslarına kadar geniş bir frekans aralığını kapsar. Elektronik sistemlerin potansiyel olarak parazit oluşturan sinyallere otomatik yanıt vermesiyle karşılaştırıldığında, ışık tabanlı ekipman daha hızlı işler.
Bu yeni tip optik JAR sistemi, Ehrlich elektrikli yılanbalığının JAR'ını taklit eden yarı iletken optik amplifikatörler (SOA) olarak da bilinen kullanıma hazır optik bileşenleri kullanır. SOA kendi iletim sinyalini ayırt edecek, potansiyel paraziti tespit etmek için referans olarak kullanacak ve ardından bu sinyalin frekansının yüksek mi yoksa düşük mü olduğunu belirleyecektir. Ardından, iletilen sinyali potansiyel girişim sinyallerinden uzak tutar.
Fok şunları söyledi: "Optik bir sistem oluşturmak için, Ehrlich elektrikli yılanbalığı nöronlarının JAR'ı nasıl geliştirdiğini anlamalıyız ve bunu mühendislik açısından optik tasarıma dönüştürmeliyiz. SOA, nöronlara çok benzer şekilde çalışır, bu nedenle kullanılabilir Gerekli tüm görevleri gerçekleştirmek için. "
Araştırmacılar, tasarladıkları JAR'ı test etmek için elektromanyetik spektrumun mikrodalga bölgesinde çeşitli parazit sinyalleri kullandılar (spektrum, Bluetooth gibi kablosuz yerel alan ağları için kullanılabilir). Fok, "Parazit sinyali yaklaştığında, optik JAR sisteminin hareket sinyalinin frekansını göreceğiz; parazit sinyali uzaklaşıyorsa, bu hareket duracaktır" dedi.
değer
Bu yeni teknoloji, çeşitli alanlarda parazit sinyaline yardımcı olacaktır. Örneğin, uçaklardaki radarların veya askeri araçların aynı bölgede çalışması gibi istenmeyen müdahaleleri önlemek için kullanılabilir; ayrıca hastaneler gibi kablosuz cihazların tıbbi cihazların ürettiği kablosuz iletim sinyalleriyle etkileşime girdiği ortamlarda da kullanılabilir. girişim.
Fox şunları söyledi: "Sonuç olarak, kablosuz cihazların otomatik olarak yakındaki diğer sinyallerle etkileşime girmeyecek bir frekansa geçmesine izin vererek, bu çözüm kablosuz spektrumun etkin bir şekilde kullanılmasına yardımcı olacaktır. Bu, operasyon nedeniyle kablosuz spektrum kullanım maliyetini azaltacaktır. İşletmeler artık büyük miktarlarda bant genişliği ayırmanın bedelini ödemek zorunda değil. Buna göre, mobil iletişim teknolojisinin teletıp veya teletıp gibi önemli hizmetleri destekleyeceği, gelişmekte olan ülkelere daha düşük bir maliyetle ulaşılmasına yardımcı olacak. Eğitim."
gelecek
Araştırmacılar, yakındaki daha fazla parazit sinyaline yanıt verebilmesi için sistemi iyileştirmeye çalışıyor. Ayrıca sistemi taşınabilir ve teknik bir geçmişi olmayan sıradan kullanıcılar için daha kullanışlı hale getirmek istiyorlar.
Anahtar kelime
Frekans, bant genişliği, kablosuz iletişim, biyonik, Nesnelerin İnterneti
Referans
[1] https://www.osa.org/en-us/about_osa/newsroom/news_releases/2018/how_to_use_limited_bandwidth_more_efficiently_thi/
[2] R. Lin, J. Ge, TPT Do, LA Perea, R. Toole, MP Fok, "Eigenmannia'da biyomimetik fotonik sıkışma önleme sistemi," Opt. Express, Cilt 26, Sayı 10, 13349-13360 (2018 ).
DOI: 10.1364 / OE.26.013349.
