WiFi將被取代?探尋可見光通信
抗沖擊和抗震性能好、可靠性高、壽命長,尤其是可以通過調制通電電流的強弱方便地控制發光的強弱,LED最初被用來通信,在許多電子設備中用作信號顯示器,在一些光電控制設備中用作光源。
1977年,陳長纓在我國光纖通信的發源地—武漢郵電科學研究院工作,“當時一部分光纖通信系統就是用LED來作為信號光源的”。
如今的白光LED是1997年由日本日亞公司(Nichia Corporation)發明的。
本世紀初,科學家們提出,LED的功能從通信延伸到了照明,能否再回歸到通信上去?2006年,日本國土交通省組織了電工、、中川研究所、日本航空等研究機構投入大量經費進行可見光LED通信技術的研究。這一年,陳長纓也向廣州市科技局提出了開展“半導體照明-通信兼用系統”的科研項目申請,并獲得了批準。陳長纓帶領他的團隊在一片空白的情況下展開了研究。
2008年10月在國際著名的三大電子展之一的東京國際電子展,日本太陽誘電公司向全世界首次現場展出了一個白光LED的通信系統,不過,它的最大傳輸距離僅20cm。
兩個月之后,陳長纓團隊的白光LED通信樣機也通過了廣州市科技局的項目驗收,他的樣機的傳輸距離已大于2.5米。次年11月該套樣機亮相深圳高交會并現場表演。2010年5月受上海世博會主辦方的特別邀請,這套樣機作為中國唯一的白光LED照明-通信兼用系統亮相世界博覽會并現場長期演示直至展會結束。
繼日本、中國之后,美德等國家陸續開展相關研究。2008年10月,美國投入了1.85億美元的國家基金,資助一項名為“智能照明”的美國國家科學基金計劃,為期10年,主題就是探索把無線通信能力嵌入未來的LED照明安裝之中。
陳長纓介紹,目前在可見光通信研究領域里實際上存在有兩個不同的研究流派,一派主張將通信作為LED燈光的附加功能,為LED裝置創造出各種創新的應用領域;另一派主張用可見光通信技術替代已經相當普及的無線網絡通信,這決定了必須花大力氣解決白光LED開關速率不夠高的難題。
今年年初,復旦大學遲楠的課題組剛剛發表了可見光傳輸速率在1.5G的科研成果,這一速度很快就被國際學界同行刷新。就在前幾天,遲楠課題組宣布在實驗室創造了新的傳輸速度世界紀錄:離線最高單向傳輸速率達到3.7G,實時系統平均上網速率達到150M。
未來
可見光通信技術可以實現信息的高速下載,但說到“上網”還言之過早。LiFi不是WiFi的競爭對手,它們是相輔相成的技術
“今天我們用WiFi,明天我們用LiFi。”在一張圖解中,美國研究者提出了對這項技術的美好設想:在一盞盞燈光底下,人們就可以享受到高速上網。
對此,陳長纓并不樂觀。他認為,可見光通信技術可以實現信息的高速下載,但說到“上網”還言之過早,“白光LED通信上網最大的技術問題是難以建立反向信道。”
上網是要實現數據的下行和上行,既要下載信息,也要能上傳信息。但是,難道還要在電腦和手機上再裝一個LED燈往回照嗎?
目前,復旦大學課題組一共做出了10臺樣機可以實現數據上傳,從已展示的樣機上看,確實是“再裝一個LED燈往回照”。“數據上傳的方案,我們歸納有3種,一種是雙向可見光通信,這要求筆記本有LED燈。其次是下行可見光,上行紅外。還有就是半光模式,下行可見光,上行采用無線的方式。”遲楠介紹。
但陳長纓認為,各種數據上傳方案無疑增加了這套系統的復雜程度。
哈斯也認為,LiFi不是WiFi的競爭對手,它們是相輔相成的技術,可以實現一些無線電波傳輸所不能實現的功能。
“只要是有燈光的地方,就有傳輸資料的潛在方式。”哈斯舉例來說明這項技術的無限前景:在海底,無線電通信會受到阻隔,但光線會暢通無阻。潛入海底的遙控車,用光來照亮海底的空間,這個光源就可以用來傳輸資料,使得在海底的裝置之間實現彼此通信。
目前不能在石化工廠里使用無線電頻率,它可能使天線產生火花,但使用光進行通信是安全的。在醫院里,可用于新型醫療設備,不用擔心設備間的無線電干擾。在飛機上,也可以通過機艙里的燈光下載影片觀看。
陳長纓認為:“相比‘上網’,我覺得更恰當的用途是‘下載’,每秒數MB的信息通過普通的電線就可以傳輸。”
據他介紹,這項技術可以用在智能交通系統上。新款的汽車都裝有

責任編輯:何健
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