Bauen Sie ein DIY-Lasermodem
Jede digitale Kommunikation läuft letztendlich darauf hinaus, Einsen und Nullen zu übertragen, aber es gibt viele Möglichkeiten, dies zu erreichen. Man kann diese binären Daten als Modulation in einem Funksignal codieren oder einfach Strom durch eine Leitung senden. Aber eine der interessantesten Methoden ist die optische. Das Blinken eines Lichts ist eine großartige Möglichkeit, Daten mit hoher Geschwindigkeit über große Entfernungen zu übertragen. Glasfaserkabel sind das häufigste Medium, aber es ist auch möglich, Licht ins Freie zu bringen. Um dieses Konzept zu demonstrieren, baute Nino Ivanov sein eigenes Lasermodem.
Theoretisch sollte dies ein sehr einfaches Gerät sein: Richten Sie einfach einen Laser auf einen Fotowiderstand. Pulsen Sie den Laser so, dass er für Einsen eingeschaltet und für Nullen ausgeschaltet ist. Messen Sie dann den Widerstand des Fotowiderstands, um diese Einsen und Nullen zu lesen. Aber wie Ivanov erklärt, gibt es bei diesem Setup zwei Probleme. Der erste besteht darin, dass Fotowiderstände langsam auf Lichtänderungen reagieren und dies die Datenübertragungsgeschwindigkeit stark einschränkt. Das zweite Problem besteht darin, dass nicht immer klar ist, was ein Nullbit (kein Licht) und was ein völliges Fehlen einer Datenübertragung ist.
Glücklicherweise haben Informatiker das zweite Problem schon vor Jahrzehnten gelöst. Es gibt mehrere Übertragungsprotokolle, die Tricks wie Paritätsbits und Handshakes verwenden, um die Synchronität sicherzustellen. Ivanov konnte diese Techniken mit seinem benutzerdefinierten Hardware-Setup für die Halbduplex-Laserkommunikation verwenden. Diese Hardware besteht aus zwei Arduino Nano-Platinen (eine für jede Kommunikationsseite), zwei roten 650-nm-Halbleiter-Laserdioden und zwei Fotowiderständen. Ivanov war nicht in der Lage, die langsame Übertragungszeit zu überwinden - es gibt keine Möglichkeit, die Physik von Standard-Fotowiderständen zu überwinden, und Ivanov wollte nicht auf teurere Fotodetektoren aufrüsten.
So wie es ist, kann dieses Lasermodem etwa 10 Bit pro Sekunde übertragen. Es ist sehr langsam, aber es macht trotzdem Spaß, mit der Laserdatenübertragung zu experimentieren. Wenn Sie mit höheren Geschwindigkeiten spielen möchten, können spezialisierte Fotodioden für die Telekommunikationsindustrie modulierte optische Signale im Multi-Gigahertz-Bereich erkennen – obwohl sie ziemlich teuer sind.
Jede digitale Kommunikation läuft letztendlich darauf hinaus, Einsen und Nullen zu übertragen, aber es gibt viele Möglichkeiten, dies zu erreichen. Man kann diese binären Daten als Modulation in einem Funksignal codieren oder einfach Strom durch eine Leitung senden. Aber eine der interessantesten Methoden ist die optische. Das Blinken eines Lichts ist eine großartige Möglichkeit, Daten mit hoher Geschwindigkeit über große Entfernungen zu übertragen. Glasfaserkabel sind das häufigste Medium, aber es ist auch möglich, Licht ins Freie zu bringen. Um dieses Konzept zu demonstrieren, baute Nino Ivanov sein eigenes Lasermodem.
Theoretisch sollte dies ein sehr einfaches Gerät sein: Richten Sie einfach einen Laser auf einen Fotowiderstand. Pulsen Sie den Laser so, dass er für Einsen eingeschaltet und für Nullen ausgeschaltet ist. Messen Sie dann den Widerstand des Fotowiderstands, um diese Einsen und Nullen zu lesen. Aber wie Ivanov erklärt, gibt es bei diesem Setup zwei Probleme. Der erste besteht darin, dass Fotowiderstände langsam auf Lichtänderungen reagieren und dies die Datenübertragungsgeschwindigkeit stark einschränkt. Das zweite Problem besteht darin, dass nicht immer klar ist, was ein Nullbit (kein Licht) und was ein völliges Fehlen einer Datenübertragung ist.
Glücklicherweise haben Informatiker das zweite Problem schon vor Jahrzehnten gelöst. Es gibt mehrere Übertragungsprotokolle, die Tricks wie Paritätsbits und Handshakes verwenden, um die Synchronität sicherzustellen. Ivanov konnte diese Techniken mit seinem benutzerdefinierten Hardware-Setup für die Halbduplex-Laserkommunikation verwenden. Diese Hardware besteht aus zwei Arduino Nano-Platinen (eine für jede Kommunikationsseite), zwei roten 650-nm-Halbleiter-Laserdioden und zwei Fotowiderständen. Ivanov war nicht in der Lage, die langsame Übertragungszeit zu überwinden - es gibt keine Möglichkeit, die Physik von Standard-Fotowiderständen zu überwinden, und Ivanov wollte nicht auf teurere Fotodetektoren aufrüsten.
So wie es ist, kann dieses Lasermodem etwa 10 Bit pro Sekunde übertragen. Es ist sehr langsam, aber es macht trotzdem Spaß, mit der Laserdatenübertragung zu experimentieren. Wenn Sie mit höheren Geschwindigkeiten spielen möchten, können spezialisierte Fotodioden für die Telekommunikationsindustrie modulierte optische Signale im Multi-Gigahertz-Bereich erkennen – obwohl sie ziemlich teuer sind.
What's Your Reaction?
