“可見(jiàn)光通信”系統(tǒng)可利用室內(nèi)照明設(shè)備代替無(wú)線LAN局域網(wǎng)基站發(fā)射信號(hào),其通信速度可達(dá)每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆,未來(lái)傳輸速度還可能超過(guò)光纖通信。利用專(zhuān)用的、能夠接發(fā)信號(hào)功能的電腦以及移動(dòng)信息終端,只要在室內(nèi)燈光照到的地方,就可以長(zhǎng)時(shí)間下載和上傳高清晰畫(huà)像和動(dòng)畫(huà)等數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還具有安全性高的特點(diǎn)。用窗簾遮住光線,信息就不會(huì)外泄至室外,同時(shí)使用多臺(tái)電腦也不會(huì)影響通信速度。由于不使用無(wú)線電波通信,對(duì)電磁信號(hào)敏感的醫(yī)院等部門(mén)可以自由使用該系統(tǒng)。
特點(diǎn)
ont: 14px/24px arial, 宋體, sans-serif; white-space: normal; orphans: 2; margin-bottom: 5px; letter-spacing: normal; color: rgb(51,51,51); word-spacing: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">無(wú)需WiFi信號(hào),點(diǎn)一盞LED燈就能上網(wǎng)。一種利用屋內(nèi)可見(jiàn)光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的國(guó)際前沿通訊技術(shù)在實(shí)驗(yàn)室成功實(shí)現(xiàn)。研究人員將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入一盞1W的LED燈珠,燈光下的4臺(tái)電腦即可上網(wǎng),最高速率可達(dá)3.25G,平均上網(wǎng)速率達(dá)到150M,堪稱(chēng)世界最快的“燈光上網(wǎng)”??梢?jiàn)光通訊被稱(chēng)為Lifi。
無(wú)線電信號(hào)傳輸設(shè)備存在很多局限性,它們稀有、昂貴、但效率不高,比如手機(jī),全球數(shù)百萬(wàn)個(gè)基站幫助其增強(qiáng)信號(hào),但大部分能量卻消耗在冷卻上,效率只有5%。相比之下,全世界使用的燈泡卻取之不盡,尤其在國(guó)內(nèi)LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個(gè)微芯片,便可讓燈泡變成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器。
可見(jiàn)光通訊安全又經(jīng)濟(jì)??蒲腥藛T不僅在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中利用可見(jiàn)光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào),并且實(shí)現(xiàn)能夠“一拖四”,即點(diǎn)亮一盞小燈,4臺(tái)電腦即可同時(shí)上網(wǎng)、互傳網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。光和無(wú)線電波一樣,都屬于電磁波的一種,傳播網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的基本原理是一致的。
給普通的LED燈泡裝上微芯片,可以控制它每秒數(shù)百萬(wàn)次閃爍,亮了表示1,滅了代表0。由于頻率太快,人眼根本覺(jué)察不到,光敏傳感器卻可以接收到這些變化。二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號(hào)并進(jìn)行了有效的傳輸。燈光下的電腦,通過(guò)一套特制的接收裝置傳輸信號(hào)。有燈光的地方,就有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。關(guān)掉燈,網(wǎng)絡(luò)全無(wú)。與現(xiàn)有WiFi相比,未來(lái)的可見(jiàn)光通訊安全又經(jīng)濟(jì)。
微軟雅黑, 黑體, Verdana; white-space: normal; orphans: 2; letter-spacing: normal; color: rgb(0,0,0); clear: both; word-spacing: 0px; padding-top: 0px; -webkit-text-size-adjust: auto; -webkit-text-stroke-width: 0px">發(fā)展前景
目前室內(nèi)無(wú)線通信能滿(mǎn)足要求的最好選擇就是白光LED。白光 LED在提供室內(nèi)照明的同時(shí),被用作通信光源有望實(shí)現(xiàn)室內(nèi)無(wú)線高速數(shù)據(jù)接入。目前,商品化的大功率白光LED功率已經(jīng)達(dá)到5W,發(fā)光效率也已經(jīng)達(dá)到90lm/W,其發(fā)光效率(流明效率)已經(jīng)超過(guò)白熾燈,接近熒光燈。白光LED的光效超過(guò)100lm/W并達(dá)到200lm/W(可以完全取代現(xiàn)有的照明設(shè)備)在不久的將來(lái)即可實(shí)現(xiàn)。因而LED照明光通信技術(shù)具有極大的發(fā)展前景,已引起人們的廣泛關(guān)注和研究[4-5]。
LED無(wú)線通信的研究在日本首先開(kāi)展
將LED照明燈組成可見(jiàn)光無(wú)線通信系統(tǒng)的研究工作,在日本首先開(kāi)展,并得到日本政府的重視。在2006-11-28發(fā)布的科技日?qǐng)?bào)報(bào)道:“日本總務(wù)省計(jì)劃與NTT研究所及NEC公司等聯(lián)手,共同開(kāi)發(fā)一種利用照明燈光傳輸高速信息的“可見(jiàn)光通信”系統(tǒng)。日本政府將把這一技術(shù)作為下一代寬帶網(wǎng)普及,預(yù)計(jì)在5年內(nèi)實(shí)用化“。
室內(nèi)白光LED無(wú)線通信的研究在日本首先開(kāi)展。日本大學(xué)的日本KEIO大學(xué)的Tanaka等人和SONY計(jì)算機(jī)科學(xué)研究所的Haruyama在2000年提出了利用LED照明燈作為通信基站進(jìn)行信息無(wú)線傳輸?shù)氖覂?nèi)通信系統(tǒng)[4]。他們以Gfeller和Bapst的室內(nèi)光傳輸信道為傳輸模型,將信道分為直接信道和反射信道兩部分,并認(rèn)為L(zhǎng)ED光源滿(mǎn)足朗伯(Lambertian)照射形式,且以強(qiáng)度調(diào)制直接檢測(cè)(IM-DD)為光調(diào)制形式進(jìn)行了建模仿真,獲得了數(shù)據(jù)率、誤碼率以及接收功率等之間的關(guān)系。認(rèn)為當(dāng)傳送數(shù)據(jù)率在10Mbps以下的系統(tǒng)是可行的,碼間干擾(InterSymbol Interference, ISI)和多徑效應(yīng)是影響系統(tǒng)性能的兩大因素。2001年,Tanaka等人在原來(lái)的基礎(chǔ)上分別采用OOK_RZ調(diào)制方式與OFDM調(diào)制方式對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行了仿真[6],結(jié)果表明::當(dāng)傳送數(shù)據(jù)率在100Mbps以下時(shí)這兩種調(diào)制技術(shù)都是可行的,當(dāng)數(shù)據(jù)率大于100Mbps時(shí),OFDM調(diào)制技術(shù)優(yōu)于OOK_RZ調(diào)制技術(shù)。
Tanaka和Komine等人的具體分析
2002年, Tanaka和Komine等人對(duì)LED可見(jiàn)光無(wú)線通信系統(tǒng)展開(kāi)了具體分析[7],包括光源屬性信道模型、噪聲模型、室內(nèi)不同位置的信噪比分布等,求出了系統(tǒng)所需的LED單元燈的基本功率要求,并分別以O(shè)OK_RZ、OOK_NRZ、m-PPM調(diào)制方式進(jìn)行仿真分析,得到了不同條件下的誤碼率大小。同年Komine等研究了由墻壁反射引起的多徑效應(yīng)對(duì)可見(jiàn)光無(wú)線系統(tǒng)造成的影響,分別以O(shè)OK、2-PPM、4-PPM、8-PPM調(diào)制方式進(jìn)行仿真,結(jié)果表明:在數(shù)據(jù)率小于60Mbps,接收視場(chǎng)角小于50度的條件下,采用8-PPM調(diào)制方式可有效克服墻壁反射引起的多徑效應(yīng)。以后, Komine等繼續(xù)對(duì)LED單元燈的設(shè)計(jì)布局、可見(jiàn)光傳播信道(分直達(dá)信道和反射信道兩部分)、室內(nèi)人員走動(dòng)導(dǎo)致的反射陰影、墻壁反射光,碼間干擾對(duì)系統(tǒng)性能的影響等展開(kāi)研究[8],并得出了不同接收視場(chǎng)角和不同數(shù)據(jù)傳送率下各因素對(duì)系統(tǒng)性能的影響曲線。同年,Komine等提出了一套結(jié)合電力線載波通信和LED可見(jiàn)光通信的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)[9]。2005年, Komine等利用基于最小均方誤差算法的自適應(yīng)均衡技術(shù)來(lái)克服碼間干擾(ISI) [10]。仿真表明在數(shù)據(jù)率為400Mbps以下時(shí),F(xiàn)IR均衡器和DFE均衡器都可有效減少I(mǎi)SI的影響,當(dāng)數(shù)據(jù)率高于400Mbps時(shí),DFE均衡器更能有效克服ISI。
應(yīng)用前景非??春?/span>
國(guó)內(nèi)在這方面的研究剛剛起步,暨南大學(xué)光電工程系的陳長(zhǎng)纓教授對(duì)LED發(fā)光特性、室內(nèi)通信鏈路和信道模型進(jìn)行了初步的研究 [11]。
總之,LED照明光無(wú)線通信在國(guó)外也還出在起步和摸索階段,但其應(yīng)用前景非??春?,不僅可以用于室內(nèi)無(wú)線接入,還可以為城市車(chē)輛的移動(dòng)導(dǎo)航及定位提供一種全新的方法。汽車(chē)照明燈基本都采用LED燈,可以組成汽車(chē)與交通控制中心、交通信號(hào)燈至汽車(chē)、汽車(chē)至汽車(chē)的通信鏈路。這也是LED可見(jiàn)光無(wú)線通信在智能交通系統(tǒng)的發(fā)展方向。
內(nèi)容來(lái)自百科網(wǎng)