Li-Fi:开个灯 上网去!

2013-11-13 admin1 74

  从前拨号上网的声音已经淡出我们的记忆,有线宽带连接和Wi-Fi已逐渐成为生活中不可或缺的一部分。而现在,可见光通信技术(visible light communications,VLC)又为我们带来了Li-Fi。

  

激埃特光电

  日前,复旦大学的研究人员成功利用可见光传输网络信号:他们通过微芯片控制LED灯泡的明灭变化,将二进制数据编码成光信号:灯亮表示1,灯灭表示0。这些信息能被接收器捕获并解调出来,而人眼却不会察觉到LED灯的变化——因为它们闪烁得实在太快了。研究人员将网络信号接入一盏功率为1W的LED灯,与接收器相连的4台电脑就都能够上网。

  

LED可见光通信系统示意图

  图1 LED可见光通信系统示意图

  该系统由发射和接收2部分构成,每个部分又包含相应的电学与光学元件。发射部分的电学元件包括LED驱动电路和负责编码、调制、预均衡的电信号处理系统,光学元件包括LED芯片和发射光学天线;接收部分的光学元件包括接收光学天线和探测器芯片,电学元件则包括负责解码、解调、后均衡的接收信号处理系统。

  “LED可见光通信首先在日本开展。早在2000年,日本研究者就提出利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。”复旦大学信息科学与工程学院通信科学与工程系的教授迟楠介绍道。和早已普及的Wi-Fi相比,Li-Fi具有明显的优势:Li-Fi 调制在可见光谱上,是Wi-Fi载频的万倍以上,这意味着更大的带宽和更高的速率;Li-Fi具有可遮挡性,具有一定的安全价值;再者,Li-Fi的设置几乎不需要额外建立基础设施。因此“欧洲,美国和日本都有研究组织在开展可见光通信的科研,竞争激烈,最高传输速率几乎每个月都有刷新。”

  作为可见光通信技术的一支,“Li-Fi”这个称呼是由英国爱丁堡大学的教授哈罗德·哈斯(Harald Hass)在2011年全球科技娱乐设计大会(TED Global)上首次使用的。今年10月,由哈斯担任首席科学官的pureVLC公司以5000英镑的价格向一家美国医疗卫生供应商出售了第一台Li- Fi设备,Li-Fi迈向产业化。

  从上到下依次是:速度;覆盖范围;数据密度;安全性;可靠性;可用功率;发射功率/接收;生态影响;设备连接;障碍干扰;物料清单;市场成熟度。1~3个星号分别表示低、中、高三种程度。

  

Li-Fi与Wi-Fi的性质对比

  图2 Li-Fi与Wi-Fi的性质对比

  中国的科研人员自然不甘人后。这次,复旦大学自主开发了高阶调制和信道均衡算法,可见光通信的离线速率可达到3.75Gbps。“据我们所知,该速率为当前世界最高。”迟楠对果壳网说:“我们搭建了10套样机,实时物理层速率可以达到150Mbps。就传输速率而言,中国并没有落后世界的脚步。”此外,研究者还实现了2种方案的双向通信系统,他们的Li-Fi设备也将于下月登陆2013上海工博会。

  然而,在LED芯片和基于多输入多输出模型(Multi-input Multi-output ,MIMO)的可见光通信系统方面,我国与国际前沿仍存在一定差距。“当前,我们的系统中采用的都是市场上常见的照明用LED芯片,通信的性能受到一定的制约。在材料生长、器件工艺和新结构封装芯片等方面的研究也比较缺乏。”迟楠教授指出:“另外,国外已有基于MIMO和探测器阵列的可见光通信实验,基于集成收发芯片的MIMO可见光通信系统是国内相对薄弱的环节。”接下来,迟楠的团队将花更多的精力解决距离功率,覆盖范围等问题,并致力于现有系统的芯片化小型化工作。

  Li-Fi来势汹汹,Wi-Fi会否从此没落?估计不会。“可见光通信也有突出的劣势,包括遮挡性,不能绕射,无法穿墙而过,上行传输也需要一个LED灯等,所以不能代替Wi-Fi技术。因此更多的是作为一种补充,能够在一些特定的场所发挥比Wi-Fi更好的效率。”迟楠提醒我们:“可见光通信尚未解决的问题还很多,需要谨慎乐观,既要认识到Li-Fi的优点,也要充分认识到Li-Fi的不足。”

  可以预见的是,Li-Fi技术的推广将与Wi-Fi形成很好的配合,为人们提供各种便利。也许不久之后,在没有Wi-Fi的地方,只要开个灯,也照样可以上网啦。

电话咨询
邮件咨询
在线地图
QQ客服