การสื่อสารไร้สายด้วยแสงคืออะไร?

การสื่อสารไร้สายด้วยแสง (Optical Wireless Communication หรือ OWC) เป็นรูปแบบหนึ่งของการสื่อสารด้วยแสง ซึ่งส่งสัญญาณโดยใช้แสงที่มองเห็นได้ แสงอินฟราเรด (IR) หรือแสงอัลตราไวโอเลต (UV) ที่ไม่มีตัวนำ

ระบบ OWC ที่ทำงานในช่วงความยาวคลื่นที่มองเห็นได้ (390 — 750 นาโนเมตร) มักเรียกว่าการสื่อสารด้วยแสงที่มองเห็นได้ (VLC) ระบบ VLC ใช้ประโยชน์จากไดโอดเปล่งแสง (LED) และสามารถปล่อยแสงเป็นจังหวะด้วยความเร็วสูงมากโดยไม่มีผลกระทบต่อแสงสว่างและสายตาของมนุษย์อย่างเห็นได้ชัด VLC สามารถนำไปใช้ในแอปพลิเคชันที่หลากหลาย รวมถึงเครือข่าย LAN ไร้สาย เครือข่าย LAN ส่วนบุคคลไร้สาย และเครือข่ายยานยนต์ ในทางกลับกัน ระบบ OWC แบบจุดต่อจุดบนพื้นดิน หรือที่เรียกว่าระบบออปติกในพื้นที่ว่าง (FSO) ทำงานที่ความถี่ใกล้อินฟราเรด (750 — 1600 นาโนเมตร) ระบบเหล่านี้มักใช้ตัวปล่อยเลเซอร์และให้ลิงก์ที่โปร่งใสต่อโปรโตคอลในราคาประหยัดด้วยอัตราการส่งข้อมูลสูง (เช่น 10 Gbit/s ต่อความยาวคลื่น) และเป็นทางออกที่เป็นไปได้สำหรับปัญหาคอขวดของแบ็คฮอลล์ ความสนใจในการสื่อสารด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต (UVC) ก็กำลังเพิ่มขึ้นเช่นกันเนื่องจากความก้าวหน้าล่าสุดในแหล่งกำเนิดแสง/ตัวตรวจจับแบบโซลิดสเตทที่ทำงานในช่วงสเปกตรัม UV ที่มองไม่เห็นแสงอาทิตย์ (200 — 280 นาโนเมตร) ในย่านรังสีอัลตราไวโอเลตที่เรียกว่าย่านรังสีอัลตราไวโอเลตลึกนี้ รังสีจากดวงอาทิตย์มีปริมาณน้อยมากที่ระดับพื้นดิน ทำให้สามารถออกแบบเครื่องตรวจจับการนับโฟตอนที่มีตัวรับสัญญาณแบบมุมกว้าง ซึ่งจะช่วยเพิ่มพลังงานที่ได้รับโดยไม่เพิ่มสัญญาณรบกวนพื้นหลังเพิ่มเติม

เป็นเวลาหลายทศวรรษแล้วที่ความสนใจในระบบสื่อสารไร้สายด้วยแสงจำกัดอยู่เฉพาะการใช้งานทางทหารลับๆ และการใช้งานในอวกาศ รวมถึงการเชื่อมต่อระหว่างดาวเทียมและการสื่อสารในห้วงอวกาศลึก จนถึงปัจจุบัน การเจาะตลาดในวงกว้างของระบบสื่อสารไร้สายด้วยแสงยังจำกัดอยู่ แต่ IrDA เป็นโซลูชันการส่งสัญญาณไร้สายระยะสั้นที่ประสบความสำเร็จอย่างสูง

ตั้งแต่การเชื่อมต่อทางแสงในวงจรรวม ไปจนถึงการเชื่อมต่อระหว่างอาคารภายนอกอาคาร และการสื่อสารผ่านดาวเทียม รูปแบบต่างๆ ของการสื่อสารไร้สายด้วยแสงมีศักยภาพที่จะนำไปใช้ในแอปพลิเคชันการสื่อสารที่หลากหลาย

การสื่อสารไร้สายด้วยแสงสามารถแบ่งออกได้เป็นห้าประเภทตามระยะการส่งสัญญาณ:

1. ระยะทางสั้นมาก

การสื่อสารระหว่างชิปในแพ็คเกจหลายชิปที่เรียงซ้อนกันและบรรจุอย่างแน่นหนา

2. ระยะทางสั้นๆ

ตามมาตรฐาน IEEE 802.15.7 การสื่อสารใต้น้ำอยู่ภายใต้แอปพลิเคชันเครือข่ายท้องถิ่นไร้สายสำหรับร่างกาย (WBAN) และเครือข่ายท้องถิ่นไร้สายส่วนบุคคล (WPAN)

3. ระยะกลาง

การสื่อสารด้วยแสงอินฟราเรด (IR) และแสงที่มองเห็นได้ (VLC) ภายในอาคาร สำหรับเครือข่ายไร้สายในพื้นที่จำกัด (WLAN) รวมถึงการสื่อสารระหว่างยานพาหนะและการสื่อสารระหว่างยานพาหนะกับโครงสร้างพื้นฐาน

ขั้นตอนที่ 4: รีโมท

การเชื่อมต่อระหว่างอาคาร หรือที่รู้จักกันในชื่อ การสื่อสารด้วยแสงในพื้นที่ว่าง (Free Space Optical Communication: FSO)

5. ระยะทางเพิ่มเติม

การสื่อสารด้วยเลเซอร์ในอวกาศ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับการเชื่อมต่อระหว่างดาวเทียมและการสร้างกลุ่มดาวเทียม