近日,日本冲绳县那霸市的风险企业LAMPSERVE公司宣布从9月开始进行全球首项户外实证实验,着手确立高速通信技术。此条信息使光通讯技术又一次出现在人们的视野中,其作为利用LED的新通信技术更备受关注。
而在一年前,英国爱丁堡大学HaraldHaas教授就在TED全球公开课上,使用一个LED台灯传送了一段花朵盛开的视频,向世界展示可见光传输的可能。人们传统使用无线电波传送数据,HaraldHaas比较了可见光的光谱,在传送数据上能用的范围是无线电波的一万倍。那到底什么是光通信?简单一点说,光通讯技术就是可直接通过LED灯光进行宽带网络的连接。
LED光源实现高速宽带连线
LED灯是新型的照明设备,与传统照明设备不同,它不仅省电,还可以通过高速的开关动作,发出调制过的信号,完成信息和指令的传输。科研人员介绍,每秒开关的速度可达200万次,肉眼根本无法感觉到,所以不停的开关动作不会影响正常的照明使用。
不久的未来,一盏LED灯将被赋予新的智慧:它发出的光不仅照亮了桌面,还满载了丰富的资讯。一台电脑可置于LED灯光的照射下,在没有网线连接和无线内置埠的情况下流畅的进行网络宽带连线,并完成流览网页,播放视频等诸多网络功能,这其中的奥秘就在于房顶上LED照明灯。据有关专家介绍,联通网络的信号正是通过LED灯光传输给电脑的。通过这种方式测算出的上网最大传输速率甚至可以达到每秒数十兆。
与目前使用的无线局域网(无线LAN)相比,“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号,其通信速度可达每秒数十兆至数百兆,未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端,只要在室内灯光照到的地方,就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线,信息就不会外泄至室外,同时使用多台电脑也不会影响通信速度。由于不使用无线电波通信,对电磁信号敏感的医院等部门可以自由使用该系统。
我们熟知的光纤传输,得拉线、布网,而可见光通信借用照明网络中的照明灯进行通信,只要在有LED照明范围内的自由空间就可以实现无线数据通信。目前常用的无线射频通信中的射频信号对人体有害,且容易对其他设备产生电磁干扰,不适宜在电磁敏感区使用,而LED可见光通信则没有这些问题。
光通信技术在家庭应用方面,也具有非常明显的优势。来自智能家居系统中央控制器的控制指令信号对LED灯进行调制后转换为光信号,以灯光照射的方式实现下行传输,在灯光照射范围内安置的接收设备就可以接收光信号,并能把光信号转换为电信号,实现信息、指令的接收。LED光源是一个电光信号的转换器,可当作光学无线局域网络(WLAN)数字发射机的光源。
目前手机和无线终端发出的射频信号会对飞机的导航和通讯系统造成干扰,容易影响飞行安全,所以飞机上乘客的通信愿望是要被限制的,但是有了LED可见光通信,只需在飞机上加装一个中央控制器,将接收到的卫星信号输送到乘客座位上的LED阅读灯上,此时的LED阅读灯作为一个网络接入点,接收并发射信息,放置在其下方的笔记本电脑就能接入互联网;再比如医院,高频电磁波类型的无线通信干扰可能会对某些仪器造成损害,特别是在手术中,那么这个时候也可以用可见光通信安全、高效地控制某些设备或传输X光图像等。另外LED通信还可用于智能交通系统,实现交通信息的实时广播和身份识别等功能。
LED新技术突破层出不穷
当前,我国LED产业正处于飞速发展的时期,一方面不断出台相关扶持政策,另一方面LED绿色概念已逐渐深入人心。面对诱人的前景和市场,部分LED照明厂家开始寻求突围产业发展的新思路,从技术着手,通过不断升级的技术创新和自动化的科技手段来降低LED照明产品的成本。
其实,自LED概念诞生以来,技术上的突破层出不穷。国外IAO工作室就曾研发出LED虚拟天空面板。它是以LED灯泡模拟天空和日照,进而取代传统办公室的天花板,来营造轻松快乐的工作环境,提高员工的生产效率。而且LED灯泡的节能效果比传统白织灯泡高出8倍,也能为企业达到节省电费和提高工作效率的双赢效果。
如今,无线技术已开始逐渐被整合到led照明的整体解决方案中,配合智能家居的概念,无线控制、无线调光等无线集成控制手段越来越受到青睐。作为智能照明的一大特色,无线技术早在2005年就已经被用到照明控制中。然而由于种种技术瓶颈和成本的限制,使得其直到现在才成为市场主流。
通过智能控制来创造舒适节能的照明环境是“智能化”的一个优势。实际上,多家知名厂商如Marvell、NPX等已经开始布局LED照明的智能化控制产品市场。而在实现智能的方式上,驱动电源和控制系统是两个主要的方面,无线技术如zigbee、wifi、蓝牙等都能够帮助LED照明实现智能控制。
连接网络功能的实现也就不足为奇。另外,LED灯还能扮演家用电器指挥官的角色。有专家介绍:通过一定的技术手段LED照明已能够实现对多种电器的开关和调节的控制。而LED灯是如何通过光线传输网络信号和控制信号呢?专家进一步解释说,LED灯与传统照明设备不同,它不仅节能省电,也能够通过高速的开关动作,发出调制信号,完成资讯与指令的传输。每秒开关的速度最高可达200万次,所以不停的开关动作不会影响正常的照明使用,更不会对人体产生影响,因为人的肉眼根本看不到这么快的频率变化。
LED无线通讯将得到广泛应用
一直以来人们在享受无线网络便捷服务的同时,也在担心它所产生的辐射可能会对人体产生不利影响,而用环保的LED照明灯光上网却能彻底消除这一顾虑。虽然与无线技术相比,LED灯光上网还只是一只潜力股。但它特殊的资讯传输方式,在未来能够达到每秒1G以上的接入速度。据了解,LED在智慧照明领域发展潜力巨大,国内外也都开始了关于LED无线通讯技术的进一步研发研发,这可能会成为未来科技发展的新方向。
目前,LED可见光通信研究在国外已经有十多年的历史,在某些方面有了较高的技术水平。而在我国,这项研究虽已取得一定成果,但距离国际先进水平和大规模产业化应用,仍存在一定差距。目前商业应用水平还远远没有达到LED的极限效率,而且要开展科技研发在科研人员、研究成本等的投入上也很大。这两点是目前LED光通信所面临的两大难题。
目前,欧美日韩等发达国家都在加紧研制和发展这一领域,在某些方面达到了较高的技术水平,我国在这方面通过国家的重视和科研人员的努力,不但掌握了LED可见光通信的先进技术,而且有了实际的应用设计,正处于产业化的前夜,产业界的应用需求是技术发展的不竭动力,一些机构和企业正在开展低照度可见光通信以及单片集成可见光接收机芯片设计等研究工作。相信,LED可见光通信技术的发展必然会使大家的生活更舒适、更便捷,也能为无线通信的发展提供新的解决方案。
LED照明节能、可靠、使用寿命长,作为下一代主流照明技术正在大力推广。它除了用于背光、照明、显示,还能实现光学无线通信。而红外通信的光源其实也包括LED,只是它发出的光是人眼不可见的红外光,而照明LED发出的光是可见光,所以,可见光通信比红外线(光)通信对人眼睛的安全性要高些。
未来“光通信”可广泛运用于医院、数字家庭以及汽车驾驶等日常生活中去。让汽车通过LED汽车灯基于可见光通信手段跟外界通信联系,获取更多的交通或位置信息,并增强驾车的安全性。这一切不会让世人等太久。
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