可見(jiàn)光通信技術(shù)介紹

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息的，將高速因特網(wǎng)的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。利用這種技術(shù)做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內(nèi)燈光達(dá)到的范圍，電腦不需要電線連接，因而具有廣泛的開(kāi)發(fā)前景。

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)的特點(diǎn)

　　與目前使用的無(wú)線局域網(wǎng)（無(wú)線LAN）相比，“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)。

　　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L(zhǎng)ifi 。

　　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)。科研人員不僅在實(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)。WiFi依賴(lài)看不見(jiàn)的無(wú)線電波傳輸，設(shè)備功率越來(lái)越大，局部電磁輻射勢(shì)必增強(qiáng)；無(wú)線信號(hào)穿墻而過(guò)，網(wǎng)絡(luò)信息不安全。這些安全隱患，在可見(jiàn)光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無(wú)線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置又幾乎不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)原理

　　利用光的明暗來(lái)編碼信息。光源采用一種新時(shí)代的高亮度發(fā)光二極管（LED），LED亮了，就表示1，滅了就表示0。科學(xué)家哈斯聲稱(chēng)通過(guò)在任何不起眼的LED燈泡中增加一個(gè)微芯片，可以控制它每秒數(shù)百萬(wàn)次閃爍，由于頻率太快，人眼根本不會(huì)察覺(jué)到，但是光敏傳感器可以接收到這些變化。就這樣，二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速地編碼成燈光信號(hào)并進(jìn)行了有效的傳輸。

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)前景分析

　　目前室內(nèi)無(wú)線通信能滿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

　　1、智能交通系統(tǒng)的信息傳輸

　　智能交通系統(tǒng)經(jīng)由及時(shí)接收并發(fā)送有關(guān)交通運(yùn)行狀況等相關(guān)信息，可達(dá)到減少交通擁堵、燃油消耗及交通事故等目的。圖像處理有助于行車(chē)人員開(kāi)展交通信號(hào)燈識(shí)別、障礙物檢測(cè)等信息接收，屬于智能交通系統(tǒng)中的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)?？梢?jiàn)光通信技術(shù)結(jié)合高速數(shù)據(jù)圖像傳感器在智能交通系統(tǒng)中有著十分可觀的應(yīng)用前景。相關(guān)研究人員應(yīng)用LED光及裝置于汽車(chē)上的高幀速、高分辨力攝像機(jī)開(kāi)展路邊裝置與車(chē)輛相互間的通信，研究結(jié)果得出，這一系統(tǒng)可于車(chē)輛在30km/h行車(chē)速度，及在35m范圍內(nèi)發(fā)出源自256個(gè)LEDs陣列組成光源發(fā)送來(lái)的數(shù)據(jù)的有效接受。

　　2、可見(jiàn)光通信高速數(shù)據(jù)傳輸

　　大數(shù)據(jù)量，諸如高速信息流下載、高清視頻流傳輸?shù)刃畔@取，已然轉(zhuǎn)變成當(dāng)今社會(huì)中必不可少的一部分。可見(jiàn)光通信技術(shù)可借助發(fā)散角度極小的關(guān)注開(kāi)展數(shù)據(jù)傳輸，而可見(jiàn)光通信技術(shù)憑借其路徑傳輸損耗相對(duì)低的特征，使得高度帶寬的安全數(shù)據(jù)流接收、發(fā)送變得可實(shí)現(xiàn)。舉例而言，歐洲OMEGA工程推出了一種有著100Mb/s的4個(gè)高清數(shù)據(jù)流的可見(jiàn)光通信數(shù)據(jù)傳輸。采取正交頻分多路復(fù)用技術(shù)，經(jīng)由若干個(gè)LED光源朝一定范圍內(nèi)光電二極管探測(cè)裝置上開(kāi)展數(shù)據(jù)傳輸。

　　3、可見(jiàn)光通信技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)在航空領(lǐng)域的應(yīng)用有著十分顯著的優(yōu)勢(shì)?？梢?jiàn)光LED在新一代商用飛機(jī)上得到廣泛推廣，依托可見(jiàn)光通信對(duì)原本電纜、光纜予以取代，可促進(jìn)縮減重量和體積、減少成本及減輕電磁干擾等，波音商用飛機(jī)平臺(tái)便在推進(jìn)未來(lái)無(wú)限光網(wǎng)絡(luò)方案的研究。

　　延伸閱讀：我國(guó)可見(jiàn)光通信研究

　　經(jīng)工業(yè)和信息化部測(cè)試認(rèn)證，我國(guó)“可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”近日獲得重大突破，實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps（比特每秒），相當(dāng)于0．2秒即可完成一部高清電影的下載。

　　可見(jiàn)光通信是利用半導(dǎo)體照明（LED燈）的光線實(shí)現(xiàn)“有光照就能上網(wǎng)”的新型高速數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)?？梢?jiàn)光通信技術(shù)綠色低碳、可實(shí)現(xiàn)近乎零耗能通信，還可有效避免無(wú)線電通信電磁信號(hào)泄露等弱點(diǎn)，快速構(gòu)建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。

　　我國(guó)信息領(lǐng)域著名專(zhuān)家、中國(guó)工程院院士鄔江興介紹說(shuō)，目前，全球大約擁有440億盞燈具構(gòu)成的照明網(wǎng)絡(luò)，數(shù)百億的LED照明設(shè)備與其它設(shè)備融合將構(gòu)筑一個(gè)巨大的可見(jiàn)光通信網(wǎng)?？梢栽O(shè)想，未來(lái)實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？梢?jiàn)光通信后，每盞燈都可以當(dāng)做一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)，人們等車(chē)的時(shí)候在路燈下就可下載幾部電影，在飛機(jī)、高鐵上也可借助LED光源無(wú)線高速上網(wǎng)，滿足室內(nèi)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、車(chē)聯(lián)網(wǎng)、工業(yè)4．0、安全支付、智慧城市、國(guó)防通信、武器裝備、電磁敏感區(qū)域等網(wǎng)絡(luò)末端無(wú)線通信需求，為互聯(lián)網(wǎng)+提供一種嶄新的廉價(jià)接入方法。

　　鄔江興預(yù)測(cè)，在未來(lái)數(shù)十年內(nèi)，信息的傳輸量將超出現(xiàn)有無(wú)線電頻譜的承載能力，可見(jiàn)光通信技術(shù)可有效突破無(wú)線電頻譜資源嚴(yán)重匱乏的困局，是具有廣闊應(yīng)用前景的下一代無(wú)線通信技術(shù)之一，可形成萬(wàn)億級(jí)年產(chǎn)值的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

　　高速傳輸一直是可見(jiàn)光通信領(lǐng)域研究的焦點(diǎn)課題之一，解放軍信息工程大學(xué)于宏毅研發(fā)團(tuán)隊(duì)采用光學(xué)和電學(xué)相協(xié)同的處理方法，突破了可見(jiàn)光空間通道互干擾高效抑制等關(guān)鍵技術(shù)，進(jìn)入集成化、微型化設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)階段。這所大學(xué)是國(guó)內(nèi)較早從事可見(jiàn)光通信技術(shù)研發(fā)的科研單位，2013年?duì)款^承擔(dān)了我國(guó)首個(gè)可見(jiàn)光863計(jì)劃項(xiàng)目，并組建了“中國(guó)可見(jiàn)光通信產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟”。經(jīng)過(guò)3年多的科技攻關(guān)，先后研發(fā)成功“可見(jiàn)光點(diǎn)播電視業(yè)務(wù)”“可見(jiàn)光新型無(wú)線廣播”“可見(jiàn)光精確定位”等應(yīng)用示范系統(tǒng)。