可見(jiàn)光通信技術(shù)是指利用可見(jiàn)光波段的光作為信息載體,無(wú)需光纖等有線信道的傳輸介質(zhì),在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信方式。 可見(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。 未來(lái),可見(jiàn)光通信也將與WiFi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)(3G、4G、甚至5G)等通信技術(shù)交互融合,在物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市(家庭)、航空、航海、地鐵、高鐵、室內(nèi)導(dǎo)航和井下作業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)創(chuàng)新應(yīng)用和價(jià)值體驗(yàn)。
光線電話
可見(jiàn)光通信并非是最近幾年才出現(xiàn)的新興概念,其歷史可以追溯到電話剛剛誕生的年代。1876年3月10日,亞歷山大·格雷厄姆·貝爾(Alexander GrahamBell)與他的同事因試驗(yàn)了世界上第一臺(tái)電話機(jī)而被世人所熟知,但其實(shí)他還有另一項(xiàng)偉大的發(fā)明成就,就是光線電話(photophone)。
1880年,貝爾發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的玩法:通過(guò)調(diào)節(jié)光束的變化來(lái)傳遞語(yǔ)音信號(hào),從而可以進(jìn)行雙方無(wú)線對(duì)話——這就是人類(lèi)第一次實(shí)現(xiàn)無(wú)線電話,利用的正是可見(jiàn)光通訊。可惜當(dāng)時(shí)電話尚未普及,光線電話也被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)難度大,實(shí)用價(jià)值不高等原因,沒(méi)能得到實(shí)際推廣。
LED普及
進(jìn)入21世紀(jì),隨著LED等的逐步普及,可見(jiàn)光通信再度興起,并且不斷取得了新的突破。
為何說(shuō)LED燈的普及,讓可見(jiàn)光通信再度興起?很簡(jiǎn)單,因?yàn)長(zhǎng)ED(發(fā)光二極管,LightEmittingDiode,LED)燈比以往的熒光燈和白熾燈可以支撐更快的開(kāi)關(guān)切換速度。這樣通過(guò)給普通的LED燈加裝微芯片,就能使LED燈以極快的速度閃爍,從而利用LED燈發(fā)送數(shù)據(jù)。
只要頭頂上有燈光照耀,理論上無(wú)論是傳輸數(shù)據(jù)信息、上網(wǎng),還是進(jìn)行語(yǔ)音、視頻通話,亦或是調(diào)節(jié)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān),均可輕松實(shí)現(xiàn),而且借助超高的傳輸速率,應(yīng)用體驗(yàn)遠(yuǎn)超WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)。
技術(shù)優(yōu)勢(shì)
高速率性;無(wú)電磁輻射;密度高,成本低;頻譜豐富;高保密性。
研發(fā)過(guò)程
在2000年可見(jiàn)光通信剛剛興起之時(shí),有限的調(diào)制帶寬限制了可見(jiàn)光通信的傳輸速率,起初僅有幾十KB每秒;
2010年以后,可見(jiàn)光通信的速率才有了質(zhì)的提升——2010年,德國(guó)弗勞恩霍夫研究所的團(tuán)隊(duì)將通信速率提高至513Mbps創(chuàng)造世界紀(jì)錄;[1]
2013年,中國(guó)復(fù)旦大學(xué)研發(fā)出3.75Gbps離線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?,?chuàng)造世界紀(jì)錄;同年,英國(guó)眾多高校的科研人員又把離線速率刷新到10Gbps。
2015年12月,經(jīng)中國(guó)工信部測(cè)試認(rèn)證,中國(guó)“可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”又獲得重大突破,實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps,再次展現(xiàn)了中國(guó)在可見(jiàn)光領(lǐng)域的先發(fā)實(shí)力。
應(yīng)用領(lǐng)域
1、天上、地下都有用:可見(jiàn)光通信不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾,因此當(dāng)其應(yīng)用于飛機(jī)等環(huán)境之中,乘客在飛機(jī)上使用終端設(shè)備將變得更加的自由;而對(duì)于在水下、礦下作業(yè)的工人來(lái)說(shuō),僅靠一束光,就能實(shí)現(xiàn)通話和數(shù)據(jù)傳輸,相信將會(huì)進(jìn)一步提升工作效率。
2.應(yīng)用于汽車(chē)領(lǐng)域:引入可見(jiàn)光通信技術(shù),將有望加速車(chē)聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程,并打造更多創(chuàng)新應(yīng)用。比如當(dāng)車(chē)燈照到了路邊的路牌,路牌馬上可以給車(chē)輛導(dǎo)航儀傳輸附近的路況,并告知到達(dá)目的地最通暢的道路,讓用戶(hù)擁有更好的駕駛體驗(yàn);再比如當(dāng)車(chē)輛靠近時(shí),主動(dòng)提示剎車(chē)信息,或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)剎車(chē)等等。[3]
3.構(gòu)筑智慧生活:借助可見(jiàn)光通信的特性,早上我們起床打開(kāi)燈,就能通過(guò)各種終端設(shè)備(電視、平板、手機(jī)等)在第一時(shí)間了解今天的天氣狀況、得知最新的出行信息、以及國(guó)內(nèi)外重要新聞等等;而家庭成員間分享數(shù)據(jù)信息時(shí),更可實(shí)現(xiàn)“秒傳”。
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