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可见光照进通信世界

时间:2020-01-11 10:58 文章来源:网络整理 作者:新能源网 点击次数:140

我们在很多电影里都看到过这样的场景,两艘船在海上相遇,会用打探照灯的方式进行通信。推而广之,如果换成生活中常见的照明灯具,能不能用来传递信号呢。有人就动起了这个脑筋,德国的物理学家Herald Haas和他在爱丁堡大学的团队,就在进行用照明灯的闪烁来传输信号的实验。这位仁兄最大的梦想就是将照明灯变成宽带通信设备,“通过给灯泡加装芯片,使其以极快的速度闪烁,就可以发送数据”,Haas这样表示。

这项技术有个官方名称——可见光通信,即利用可见光波段的光作为信息载体,不使用光纤等有线信道的传输介质,而在空气中直接传输光信号。信号的发射端,目前以白光LED为主,因为它的闪烁频率远高于荧光灯和白炽灯。信号的接收端,则采用光电二极管等光电转换器件来接受光载波信号,配合其他调制解调电路,就构成了一个完整的通信系统。该技术最早是由香港大学电子工程系的一位教授于1999年提出的,日本KEIO大学的教授发展了该项技术,并于2003年12月成立了可见光通信协会。此后的时间里,很多公司都看到了这项技术的商业前景,纷纷跟进,并结成了产业联盟组织。   用可见光来进行通信,好处颇多,最为重要的就是不浪费能源。普通的照明工具在发光的同时就完成了信号的传递,完全不用像无线通信那样,还要单独消耗能量,可谓一举两得。其次,因为采用光波信号,避免了电磁波辐射对人身的危害。另外,电磁波频段日渐稀缺,而可见光却是取之不竭,其发展前景无可限量。   有人可能会担心可见光通信的传输速率不够,这种忧虑大可不必。因为在实验室内,可见光通信已经实现了超高速的数据传输。在德国柏林的海因里希•赫兹研究所,研究人员们已经用白光LED达成了500Mb/s数据传输速率。上文提到的Haas就设立了一家公司,向顾客出售预计在明年投产的VLC发信机。这种发信机的数据传输速率可达100MB/S,远比英国的大多数宽带要快。有些公司估计,如果采用特殊结构的LED,10Gb/s的传输速率也是能达到的,这个速率能在30s内传输完一部高清电影。除去提高LED的工作频率外,还有一些辅助技术可以帮助提高数据传输率。比如,有研究者采用LED阵列来进行数据的平行传输,每个LED都用来传输单独的数据流。还有研究者利用红绿蓝的混合LED阵列来调整光的频率,每一种频率都可以用来编码一个数据频道。   如果这项技术得以推广,就能解决很多困扰无线通信的问题。比如,在飞机和医院中,这些场合是不能使用无线电通信设备的。如果用LED照明灯作信号源,就能使问题迎刃而解。另外,此技术还能用在交通管理系统中。通过汽车上的照明LED灯,可以组成汽车与交通控制中心、交通信号灯至汽车、汽车至汽车的通信链路。交通管理系统将因此而更具有更大的掌控能力。   当然,这项技术也不是万能的。受制于光线的直线传播,可见光通信的传播范围还是有限的。在暗角落里,它就无法发挥本领,而无线电则没有这种约束。因此,这项技术的未来并不是传统无线传输技术的替代者,而是一个同盟者。当两者并肩工作的时候,无线通信技术就能变得更加美好。
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