في إنجاز تقني بارز، نجح علماء من جامعة طوكيو التقنية في تطوير نظام اتصالات ضوئي مرئي (VLC) مبتكر، يستفيد من مصابيح LED الشائعة لنقل البيانات بثبات تام حتى تحت وهج أشعة الشمس المباشرة، محققاً سرعات تصل إلى 3.48 ميغابت في الثانية وعلى مسافات تمتد لعدة أمتار.
الضوء كبديل لاسلكي متفوق
تعمل تقنية الاتصالات بالضوء المرئي (VLC) على تسخير الضوء المنبعث من مصابيح LED لنقل البيانات، متجنبة بذلك موجات الراديو التقليدية التي قد تواجه تحديات، وهذا النهج يعزز موثوقية الاتصالات بشكل كبير في البيئات المزدحمة أو المعرضة للتداخل، حيث تعاني الشبكات اللاسلكية التقليدية غالبًا من قيود في الأداء أو قيود تنظيمية، كما ورد في تقرير نشره موقع “interestingengineering” واطلعت عليه “العربية Business”.
تبرز هذه التقنية كحل واعد بشكل خاص ضمن أنظمة النقل الذكية (ITS)، إذ تتيح تحويل إشارات المرور وأعمدة الإنارة إلى منصات حيوية للبنية التحتية، قادرة على نقل البيانات بسلاسة إلى المركبات.
ابتكارات الفريق تتغلب على التحديات
واجهت فرق البحث تحديات كبيرة في تطبيق تقنية VLC خارجياً، أبرزها تشوه النبضات الضوئية وتأثيرات ضوء الشمس المباشر، لكن الفريق البحثي في جامعة طوكيو التقنية تمكن من تجاوز هذه العقبات بابتكار خوارزمية ترميز جديدة ومتقدمة تُعرف باسم 8B13B، وقد جرى تطبيق هذه الخوارزمية بنجاح على لوحة FPGA متصلة بجهاز Raspberry Pi، وذلك باستخدام مكونات متوفرة تجارياً لضمان قابلية التطبيق العملي.
تعتمد هذه الخوارزمية المبتكرة على صيغة “العودة إلى الصفر” (RZ)، وتتميز بقدرتها على الحفاظ على توازن دقيق بين البتات “0” و”1”، مما يحد بفعالية من الوميض المرئي غير المرغوب فيه ويعزز من جودة التزامن، علاوة على ذلك، يستفيد النظام من حواف النبضات الضوئية الصاعدة، ما يجعله أكثر مرونة ومقاومة للتغيرات في عرض النبضات التي قد تنجم عن خصائص مصابيح LED.
لضمان أعلى مستويات الأداء في البيئات الخارجية المتغيرة، زُود جهاز الاستقبال بعدة خلايا ضوئية، بالإضافة إلى فلاتر ضيقة النطاق مصممة خصيصاً لتقليل تأثير الضوء الخلفي المحيط، وهو ما يضمن استقراراً وموثوقية في الأداء حتى في الظروف الصعبة.
آفاق واسعة للتطبيقات العملية
تتعدد التطبيقات العملية لهذا النظام الواعد، حيث يمكن استخدامه بكفاءة في نقل بيانات الفيديو من التقاطعات الحيوية أو النقاط العمياء إلى المركبات، مما يسهم بشكل مباشر في تعزيز مستويات السلامة، سواء في ظروف القيادة التقليدية أو مع الجيل الجديد من السيارات ذاتية القيادة.
إلى جانب ذلك، يقدم هذا النظام منصة تعليمية فريدة وعملية، تجمع ببراعة بين مفاهيم الدارات التناظرية والدارات المنطقية والبرمجيات في تجربة متكاملة، مما يجعله أداة مثالية لتدريس أسس الاتصالات الحديثة.
وبفضل طبيعته المبتكرة ومنخفضة التكلفة، تتيح تقنية الاتصالات بالضوء المرئي (VLC) إمكانية تحويل البنية التحتية الحضرية للمدن إلى شبكة اتصالات ضوئية متطورة، وهذا يفتح الباب واسعاً أمام تطوير تطبيقات ذكية ومتنوعة في مجالات النقل والمراقبة وتعزيز السلامة، متجاوزين بذلك القيود التي تفرضها أنظمة الراديو التقليدية.
