Sualtı video kablosuz iletim teknolojisi: yüksek bant genişliği, kaliteli ve düşük maliyetli!
Kılavuz
Son zamanlarda, Suudi Arabistan'daki Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, su altında yüksek kaliteli video görüntülerini iletmek için esnek, düşük maliyetli bir teknoloji geliştirdi ve bu, bant genişliğini artırarak daha iyi görüntü kalitesi elde etti.
Anahtar kelime
İletişim, okyanus, optik
arka fon
Okyanus, gezegenimizin üçte ikisinden fazlasını kaplar.Biyoçeşitlilik, gıda ve ilacın ana kaynağıdır.Ayrıca birçok endüstriyel üretim sürecinde kullanılabilen büyük miktarda petrol, doğalgaz ve deniz agregaları içerir.
Kablosuz iletişim teknolojisi ile üretilen gerçek zamanlı video, okyanus keşfini ve izlemeyi daha da teşvik edecek. Bu teknolojiler, açık denizdeki petrol ve gaz sahalarındaki su altı boru hatlarının ve kablolarının onarımı için çok faydalıdır. Yazar bir zamanlar görsel inceleme, temizlik, valfleri ve jikleleri ayarlama gibi çeşitli bakım görevlerini tamamlayabilen "Eelume" adlı bir robotu tanıttı.
(Resim kaynağı: Kongsberg Marine Company)
Ancak okyanusun altındaki sığ su, uzaktan kumandalı su altı robotları için uygun değildir ve dalgıçlar için bakım yapmak pratik ve pahalıdır.
Bununla birlikte, yazar, ABD Enerji Bakanlığı bünyesindeki Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı'ndaki (Berkeley Laboratuvarı) araştırmacıların, iletim sırasında ses dalgaları tarafından oluşturulan dinamik dönüşü kullandığını ve aynı zamanda "yörüngesel açısal momentum" olarak da bilinen, tek bir frekansta daha fazlasını paketlemek için kullandıklarını da duyurdu. Kanal, bilgi aktarım miktarını önemli ölçüde artırır. Sualtı iletişim kapasitesi artırıldıktan sonra, yüksek çözünürlüklü filmler aktarılabilir ve bu da su altı yüksek hızlı iletişim için yeni bir yol sunar.
(Fotoğraf kredisi: Chengzhi Shi / Berkeley Lab ve UC Berkeley)
Belki de yukarıda bahsedilen "yörüngesel açısal momentum çoğullama" teknolojisi özel bir durum olarak kabul edilebilir. Genel olarak konuşursak, mevcut akustik iletişim veya düşük frekanslı radyo dalgası teknolojisi genellikle dar bir bant genişliğiyle sınırlıdır ve büyük bir anten ve yüksek iletim gücü gerektirir, bu nedenle yüksek kaliteli gerçek zamanlı video akışı için uygun değildir.
Yenilikçilik
Ancak bugün yüksek kaliteli su altı video görüntü aktarımı için yeni bir teknoloji sunacağız. Son zamanlarda, Suudi Arabistan'daki Kral Abdullah Bilim ve Teknoloji Üniversitesi'nden (KAUST) araştırmacılar, su altında yüksek kaliteli video görüntüleri iletmek için esnek, düşük maliyetli bir teknoloji geliştirdi ve bu, bant genişliğini artırarak daha iyi görüntü kalitesi elde ediyor .
(Resim kaynağı: KAUST)
Doktora öğrencisi Abdullah Al-Halafi, danışmanı BasemShihada ve meslektaşları ortaklaşa, gerçek zamanlı video akışının ihtiyaçlarını karşılayabilecek güç tüketimini ve daha yüksek bant genişliğini önemli ölçüde azaltan bir su altı kablosuz optik iletişim (UWOC) sistemi geliştirdiler. El Halafi şöyle açıkladı:
"Önce gerçek zamanlı bir video aktarım sistemi kurduk ve ardından onu UWOC cihazına entegre ettik. Sistemin tasarımı ve geliştirilmesi çok zor olsa da, programlanabilirliği sistemi farklı kombinasyonlarda yapılandırmamıza izin veriyor."
teknoloji
Algılanan sinyalin doğruluğunu iyileştirmek için, araştırmacılar önce belirli bir bant genişliğinin sinyali tarafından taşınan bilginin ifadesini artırmak için "kuadratür genlik modülasyonu" adı verilen bir teknik kullandılar ve ardından bunu faz kaydırmalı anahtarlama ile karşılaştırdılar. Her konfigürasyonun iletimini optimize etmek için taşıyıcı sinyalin fazını değiştirin.
Ekip, sistemin performansını kontrol etmek için aktarım sırasında hataları ölçmek için "bit hata oranı" olarak da bilinen yenilikçi bir algoritma geliştirdi. Aynı zamanda, farklı deniz suyu türlerinde aktarılan videonun kalitesini test etmek için farklı bulanıklık seviyelerine sahip su içeren 5 metrelik bir tanktan sinyaller ilettiler.
Sistem konfigürasyonunun gerçek şematik diyagramı aşağıdaki gibidir: (a) lazer sürücü cihazı (b) yönlendirme merceği (c) zayıflatıcı (d) yeşil lazer ışını (e) ayna (f) ayna (g) odaklama merceği (h) çığ fotodiyotu (APD)
(Resim kaynağı: referans [2])
Sualtı video akış sisteminin şematik diyagramı aşağıdaki gibidir: (Sistemin yeniden yapılandırılabilir bir kablosuz optik bağlantısı vardır, SMA: A konektörünün ultra küçük versiyonu, SDR: yazılım tanımlı radyo.)
(Resim kaynağı: referans [2])
değer
Bu araştırmanın değeri açısından, Al-Halafinin açıklaması çok klasik ve keskindir:
"Sistemimiz şu anda UWOC sisteminde elde edilen yüksek kaliteli videoyu üretebilir ve su altı canlı video akışı için yeniden yapılandırılabilir ve uygun maliyetli bir iletişim sistemi sağlayabilir. Dalış araştırmalarını ve yeni kaynakların geliştirilmesini teşvik edecektir. "
Referans
[1] https://discovery.kaust.edu.sa/en/article/409/no-strings-attached-for-underwater-video-system
[2] Al-Halafi, A., Oubei, H. M., Ooi, B. S. ve Shihada, B. Doğrudan modüle edilmiş 520 nm lazer diyot kullanılarak farklı su altı kablosuz optik kanallar üzerinden gerçek zamanlı video aktarımı Optik İletişim ve Ağ İletişimi Dergisi. 9 (10) 826-832 (2017). | Https://www.osapublishing.org/jocn/abstract.cfm?uri=jocn-9-10-826
Daha ileri teknolojiler ve yenilikçi ürünler için lütfen WeChat herkese açık hesabını takip edin: IntelligentThings veya yazarın kişisel WeChat ile iletişime geçin: JohnZh1984
