Широкополосное устройство оптической беспроводной сети с разделением потока данных

Полезная модель относится к области полупроводниковых устройств, включающих в себя полупроводниковые компоненты, предназначенные для излучения света, и дополнена возможностью двухстороннего обмена данными по оптическому беспроводному каналу.
Известна конструкция устройства оптической передачи данных через видимый диапазон излучения KR 101219663 B1 (дата приоритета - 2008-12-05, дата публикации - 2013-01-18), содержащего модулятор, осуществляющий прием пакетов данных для последующей передачи и преобразование сигнала, цифро-аналоговый преобразователь и передатчик, обеспечивающий оптическую передачу в различных диапазонах длин волн. Недостатком данного устройства является отсутствие интерфейса подключения к глобальной сети Интернет и, как следствие, отсутствие прямого доступа к получению данных из глобальной сети Интернет для последующей обработки и оптической передачи в свободном пространстве.
Наиболее близким к заявляемому устройству является известное из патента US 10453994 B2 (МПК H01L33/14, дата приоритета - 2016-02-09, дата публикации - 2019-10-22) устройство беспроводной оптической связи, содержащие входной/выходной интерфейс, высокоскоростной модуль оптических излучающих элементов, плату управления и плату последовательно-параллельного/параллельно-последовательного преобразования электрического сигнала. Недостатком устройства является отсутствия возможности приема обработки и последующей оптической передачи информационного сигнала напрямую из сети Интернет, что делает необходимым использования дополнительных сложных электронных устройств для обеспечения доступа в глобальную сеть Интернет.
Технической задачей, решаемой с помощью предлагаемой полезной модели, является обеспечение широкополосного доступа к глобальной сети Интернет через оптический дуплексный беспроводной канал связи видимого и инфракрасного диапазонов излучения.
Технический результат достигается путем подключения через модем к интерфейсу обмена входными/выходными данными с прямым двусторонним доступом к глобальной сети Интернет блока управления, состоящего из платы модуляции/демодуляции, соединенной с первым выходом с высокочастотным передающим оптическим модулем через плату повышения/понижения частоты и через блок последовательно-параллельного преобразования, и первым входом с высокочастотным фотоприемным модулем через плату повышения/понижения частоты, а вторым входом и вторым выходом соединенную с входным/выходным интерфейсом прямого обмена данными. Высокоскоростной передающий оптический модуль содержит два излучающих блока диапазона длин волн 350-800 нм и 800-1700 нм, что позволяет осуществлять передачу оптического сигнала в свободном пространстве сигнала через два канала параллельно.
Сущность полезной модели поясняется фигурой, на которой показана блоксхема устройства.
Устройство состоит из, блока управления 1, содержащего плату модуляции/демодуляции 2, соединенную первым выходом 3 с высокоскоростным передающим оптическим модулем 4, содержащим два излучающих блока диапазона длин волн 350-800 нм 5 и 800-1700 нм 6, через плату повышения/понижения частоты 7 и через блок последовательно-параллельного преобразования 8, и первым входом 9 с высокоскоростным фотоприемным модулем 10 через плату повышения/понижения частоты 7, а вторым входом 11 и вторым выходом 12 соединенную с интерфейсом обмена входными/выходными данными с прямым двусторонним доступом к глобальной сети Интернет 13 через модем 14.
Устройство работает следующим образом.
В модем 14 через интерфейс обмена входными/выходными данными с прямым двусторонним доступом к глобальной сети Интернет 13 поступает поток входных данных по протоколу TCP/IP. Пакет данных из модема 14 поступает через вход 12 на плату модуляции/демодуляции 2. Плата модуляции/демодуляции задает закон изменения электрического сигнала. Далее модулируемый электрический сигнал поступает на плату повышения/понижения частоты 7 через выход 3. Плата повышения/понижения частоты понижает частоты модулируемого электрического сигнала до рабочей частоты высокоскоростного передающего оптического модуля 4 и обеспечивает передачу модулируемый сигнал через блок последовательно-параллельного преобразования 8, осуществляющего разделение электрического сигнала на два параллельных потока. Высокоскоростной передающий оптический модуль 4 распространяет в свободном пространстве оптические информационные сигналы с помощью двух излучающих блоков диапазона длин волн 350-800 нм 5 и 800-1700 нм 6. Прием оптического информационного сигнала, содержащего пользовательские входные потоки данных, осуществляется высокоскоростным фотоприемным модулем 10 инфракрасного диапазона излучения длин волн, осуществляющим передачу электрического информационного сигнала на плату повышения/понижения частоты 7, обеспечивающую повышения частоты информационного сигнала до рабочей частоты платы модуляции/демодуляции 2 и передающую на ее вход 9 информационный сигнал. Далее плата модуляции демодуляции 2 обеспечивает демодуляцию электрического сигнала и осуществляет его передачу через выход 11 на вход модема 14. Модем 14 передает электрический информационный сигнал в глобальную сеть Интернет через интерфейс обмена входными/выходными данными с прямым двусторонним доступом к глобальной сети Интернет 13 с помощью протокола TCP/IP.
Широкополосное устройство оптической беспроводной сети с разделением потока данных позволяет повысить скорость передачи данных через оптическую беспроводную сеть, позволяя конечному пользователю получать большую скорость подключения к глобальной сети Интернет. Широкополосное устройство оптической беспроводной сети с разделением потока данных также может быть использовано в качестве светового прибора, так как, в основе такой беспроводной системы передачи данных лежит излучение в видимом диапазон длин волн.
В качестве примера, широкополосное устройство оптической беспроводной сети с разделением потока данных реализовано на основе светодиодов инфракрасного диапазона длин волн SFH18-50 Osram и белых люминофорных светодиодов видимого диапазона излучения Osram 5630. В качестве роутера используется плата MikroTik, подключаемая к глобальной сети Интернет с помощью разъема UTP 8Р8С. Топология и компонентная база платы модуляции/демодуляции, платы повышения/понижения частоты и блока последовательного-параллельного преобразования не раскрываются. В качестве оптических элементов высокоскоростного фотоприемного модуля используются фотоприемники Thorlabs FDS100.
Данная конструкция широкополосного устройства оптической беспроводной сети с разделением потока данных позволила обеспечить доступ пользователя к глобальной сети Интернет посредством излучения светодиодов инфракрасного и видимого диапазонов излучения и фотоприемников видимого и инфракрасного диапазона со скоростью до 24 Мбит/с, на расстоянии до 3-х метров.