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2050年未來都市的關(guān)鍵詞：數(shù)字生活。這是依托互聯(lián)網(wǎng)和一系列數(shù)字科技技術(shù)應(yīng)用為基礎(chǔ)的一種生活方式，可以方便快捷地帶給人們更好的生活體驗和工作便利。 哥倫布航海時代，世界突然變得很大；計算機、互聯(lián)網(wǎng)問世后世界又開始變小。隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)應(yīng)用的日益普及，人類生活方式開始改變。地球人貌似一夜之間都變得“智慧”起來，甚至連物品都有了“思想”。 不僅如此，在2050年科技高速發(fā)展的未來，不論使用哪一種設(shè)備，都可以在任何時候、任何地方借助無線手段傳送數(shù)據(jù)。LED光學無線網(wǎng)絡(luò)的普及，推動“物聯(lián)網(wǎng)”的發(fā)展，整個世界輕易相聯(lián)…… 如今，人們已習慣無線上網(wǎng)。沒了網(wǎng)線的束縛，我們更能享受網(wǎng)上沖浪的樂趣。然而，因為物體的阻擋如墻壁等，房間里一些地方難免接收不到信號，或者信號極弱。于是，科學家們設(shè)想，何不讓燈光來發(fā)射信號？只要燈亮，就不愁沒網(wǎng)上。 這一看似天馬行空的想法如今已成現(xiàn)實。在上海世博會中國航空館里，中科院半導體研究所的科學家展示了這項最新最前衛(wèi)的成果：LED光學無線網(wǎng)絡(luò)…… 
按光索網(wǎng)原理 光線作媒 “閃爍”出信號 LED 燈以極快的頻率不停開關(guān)，燈光在閃爍時發(fā)出脈沖，實現(xiàn)信號傳送。這種高頻的閃爍是人眼無法察覺的，所以LED燈可以照明、發(fā)信號兩不誤。在航空館的LED光學無線網(wǎng)絡(luò)展示平臺上，一束光筆直的照到一臺筆記本電腦上，工作人員在燈光下自由的上網(wǎng)沖浪。這就是LED光學無線網(wǎng)絡(luò)———以LED照明燈發(fā)出的光當作網(wǎng)絡(luò)信號的傳輸工具。 其原理是：LED燈以極快的頻率不停開關(guān)，燈光在閃爍時發(fā)出脈沖，實現(xiàn)信號傳送。這種高頻的閃爍是人眼無法察覺的，所以LED燈可以照明、發(fā)信號兩不誤。 從上世紀70年代后期開始，就有研究人員研究室內(nèi)光通信。IBM蘇黎世實驗室的工程師們在當時建立了首個工作系統(tǒng)。在日常生活中，用光傳輸數(shù)據(jù)的例子也隨處可見。例如早些年手機上的紅外傳輸功能。 如今當節(jié)能的 LED成為未來照明的趨勢時，科學家自然選擇其作為傳播信號的工具。而且LED的燈光是可見光，更方便人們“按光索網(wǎng)”。 當漫反射的光使整個房間明亮起來時，網(wǎng)絡(luò)信號也隨即充斥整個房間。更神奇的是，通過鏡子反射的光也一樣有信號！
LED光學無線網(wǎng)絡(luò)：只要燈亮著就能上網(wǎng) 傳統(tǒng)無線網(wǎng)絡(luò)的覆蓋面積很大程度依賴于無線路由器的能力。無線路由器在使用時會發(fā)射一種射頻信號，即擁有一定發(fā)射頻率的電波。這種電波雖然沒有被證實對人體有害，但畢竟不是綠色環(huán)保的。相比之下，光傳輸信號最大優(yōu)勢就是沒有任何電磁波。 LED光學無線網(wǎng)絡(luò)，對網(wǎng)絡(luò)運行商和電腦設(shè)備沒有任何要求，只要是普通的外網(wǎng)就能夠接入。現(xiàn)在市面上賣的LED燈只有照明作用，如要用于通訊就必須在LED上安裝一個小“儀器”，讓其實現(xiàn)高頻率閃爍。 在過去，一個區(qū)域要實現(xiàn)無線信號全覆蓋，只能擺上很多個無線路由器。如今，科學家們能在小區(qū)電線接入的地方直接承載通訊信號，屆時不論是小區(qū)的路燈，還是每一家的照明燈，都能發(fā)送上網(wǎng)信號。
按光索網(wǎng)優(yōu)勢 比光纖更快 飛機上照用 光學無線網(wǎng)絡(luò)剛好針對“最后幾公尺”的問題，也就是如何把寬帶數(shù)據(jù)流從信息骨干網(wǎng)終端傳送到室內(nèi)的無線設(shè)備上，其優(yōu)勢不言而喻。LED的傳輸速度較快，信號更穩(wěn)定。LED材料的不同，會導致其調(diào)制能力和最大帶寬都不一樣。目前國際上認為，LED光學無線網(wǎng)絡(luò)理論上可以到達500Mbps的速率。 通信公司還有個“最后一公里”的說法，指的是把寬帶服務(wù)從全國的高速數(shù)據(jù)通信骨干網(wǎng)接入終端用戶時遇到的困境：盡管這只是整個通信路徑中的最后一小段，但費用之高卻令人咋舌。現(xiàn)在進小區(qū)的光纖寬帶是100M。其實光纖通信也還是光，只是它在特制的光纖里面?zhèn)鬏敚饨绺蓴_小，所以速度快。但不同的小區(qū)需要建設(shè)不同的光纖網(wǎng)絡(luò)，通常需要非常長的時間。 與此類似，光學無線網(wǎng)絡(luò)剛好針對“最后幾公尺”的問題，也就是如何把寬帶數(shù)據(jù)流從信息骨干網(wǎng)終端傳送到室內(nèi)的無線設(shè)備上，其優(yōu)勢不言而喻。 這種光學無線網(wǎng)絡(luò)尤其適合在醫(yī)院和工廠使用，因為在這些區(qū)域中，傳統(tǒng)的射頻傳輸會干擾導航設(shè)備、醫(yī)療器械或控制系統(tǒng)。 此外，LED光學無線網(wǎng)絡(luò)讓人們在飛機上也能隨意的使用寬帶。飛機通過衛(wèi)星跟地面是實時保持聯(lián)通的，借此獲得上網(wǎng)信號。當LED光把網(wǎng)絡(luò)信號“照”向每個乘客時，沒有了電磁波的干擾，飛機導航完全不受影響。 未來，應(yīng)用這項技術(shù)使得車與車之間也可利用前后車燈進行通訊。但只是語音通訊，想上網(wǎng)還得借助路燈。 “LED光學無線網(wǎng)絡(luò)”2050年可行性報告 光學無線網(wǎng)絡(luò)很有商業(yè)價值，用起來很方便，但是真正實現(xiàn)起來也有難度，因為它選擇了一條最復雜的信道———大氣來傳輸數(shù)據(jù)。充滿不測風云的天空一定會為無線光通信帶來很多變數(shù)，但室內(nèi)用肯定沒問題。 光學無線通信的一系列特點：傳輸速度快，成本比鋪光纖低，建設(shè)速度快，不需要無線電頻率許可，也無須開挖管道的市政許可，便攜性強，便于維護，對周圍的環(huán)境也沒有影響。 但是，光學無線通信受到發(fā)射能量的限制，不可能傳送太遠，可靠性也會受到很多外部因素影響。例如，敵人在光學無線網(wǎng)絡(luò)的鏈路上生一把火，用人造煙霧破壞了信息完整性。 然而，上述的弊端顯然并不能阻擋光學無線網(wǎng)絡(luò)的發(fā)展。當LED成為未來的必然趨勢，LED光學無線網(wǎng)絡(luò)也成為了必然。 未來LED不再只能照明 光學無線網(wǎng)取代WiFi 據(jù)悉，美國政府資助一項“智慧照明”，倡議探索把無線通信能力嵌入未來的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點。這項投資額1億8500萬美元、為期10年的美國國家科學基金計劃，涉及超過30所大學的研究人員。其中，包括波士頓大學、位于紐約的Rensselaer理工學院以及位于美國新墨西哥州中部大城的新墨西哥大學。 該“智慧照明”倡議探索，采用可見光束實現(xiàn)無線電設(shè)備與基于LED的照明設(shè)備之間的通信。基于LED的方案也可以被用于在LED的應(yīng)用日益增多的汽車之間進行通信。整個目標是把通信能力構(gòu)建在所有的LED照明之中，與此同時，減輕RF頻帶的擁擠程度。 波士頓大學教授Thomas Little說，“采用紅外線進行通信有著很長的歷史，紅外線資料協(xié)會IRDA多年以前就已經(jīng)為PDA、打印機以及筆記本計算機構(gòu)建了通信協(xié)議。我們現(xiàn)在正在做的事情就是抓住這個機會，把聯(lián)網(wǎng)功能嵌入LED照明革命之中。隨著白熾燈和日光燈被取代，我們希望把聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嵌入LED照明之中。” 目前，采用紅外線LED的、基于LED的通信功能，如遙控功能，將適合于采用可見光，以便于在數(shù)字設(shè)備中的收發(fā)器能夠與照明設(shè)備進行通信。這些照明設(shè)備將經(jīng)由有線設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)。跟必須在所有用戶之間共享頻譜的、基于RF的WiFi接入點不同，通過可見光的視距通信可能使得不同的數(shù)據(jù)流能夠被饋入每一臺設(shè)備。 據(jù)了解，研究人員們已經(jīng)對不同的調(diào)制方案進行了實驗，包括采用標準二進制編碼、不歸零編碼器、脈沖編碼調(diào)制和脈沖密集調(diào)制的各種編碼器。他們聲稱，這些方案只要數(shù)據(jù)率高于900 KHz，每一種均可在工作情況下感覺不到光線閃爍。2009年將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，它將采用最新的LED以及發(fā)光二極管來處理發(fā)射和接收功能。研究人員還計劃開發(fā)最終可制成可見光收發(fā)器的新的半導體技術(shù)。 Thomas Little教授表示，“作為系統(tǒng)的一個組成部分，我們需要的接收器通常采用發(fā)光二極管制成，”一種方案就是“采用同一只具有反偏置的LED，并且在效果上，作為制造工藝的一個組成部分，使得LED的一部分作為接收器，而另一部分作為發(fā)射器。” 目前，波士頓大學已經(jīng)建立了一個發(fā)布關(guān)于智慧照明傳輸倡議的網(wǎng)站。該小組也將采用多種光波長進行試驗，以利用構(gòu)成白光的不同色彩的光線對多條數(shù)據(jù)流進行編碼。光極化也將是利用可見光進行多任務(wù)通信策略的重點。波士頓大學將把重點放在系統(tǒng)級問題上，包括計算機聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開發(fā)。半導體設(shè)備開發(fā)將由Rensselaer理工學院和新墨西哥大學的研究人員們解決。 中科院研發(fā)LED燈光上網(wǎng)：燈下可連接無線 速率2Mbps LED路燈、LED顯示屏，LED作為一種節(jié)能照明設(shè)備已逐漸走進我們的生活。但是你可知道，通過LED發(fā)出的光線可以連接寬帶網(wǎng)絡(luò)，這在目前的科學研究中已成為事實。記者昨天從中科院半導體研究所獲悉，該所對于半導體照明信息網(wǎng)的研究已取得重大突破。 燈下即可無線上網(wǎng) 一臺筆記本電腦置于燈光的照射之下，沒有網(wǎng)線連接，沒有無線網(wǎng)卡，但流暢的網(wǎng)絡(luò)視頻仍在播放著……這是昨天發(fā)生在中科院半導體所的半導體照明與信息化示范館內(nèi)的一幕。為什么會出現(xiàn)這樣的情況？光電系統(tǒng)實驗室的段靖遠博士伸手一指，說它的奧秘就在于天花板上藍色的LED照明燈。 他介紹，網(wǎng)絡(luò)信號正是通過燈光傳輸給電腦的。通過這種方式，目前上網(wǎng)最大傳輸速率可以達到每秒2兆。 除了連接網(wǎng)絡(luò)外，LED燈還能充當各種家用電器的指揮官。該所的陳雄斌博士介紹，目前他們已實現(xiàn)了對多種電器的開關(guān)和調(diào)節(jié)的控制。這兩項技術(shù)也已分別在世博會的航空館和滬上生態(tài)家館進行了展示。 高速開關(guān)傳輸信息 LED燈是如何通過光線傳輸網(wǎng)絡(luò)信號和控制信號呢？專家介紹，LED燈是新型的照明設(shè)備，與傳統(tǒng)照明設(shè)備不同，它不僅省電，還可以通過高速的開關(guān)動作，發(fā)出調(diào)制過的信號，完成信息和指令的傳輸。 不停的開關(guān)動作會不會影響正常的照明使用呢？答案是否定的。科研人員介紹，每秒開關(guān)的速度可達200萬次，肉眼根本無法感覺到。 克服航班上網(wǎng)難題 現(xiàn)在人們享受無線網(wǎng)絡(luò)便捷服務(wù)的同時，也在時刻擔心它所產(chǎn)生的電磁波可能會對人體產(chǎn)生不利影響，而用環(huán)保的LED燈光上網(wǎng)卻能徹底消除這一顧慮。沒有電磁波就不會對周邊電子設(shè)備造成干擾，飛機內(nèi)無線上網(wǎng)難題也將得到解決，甚至在水下，一束照進來的LED燈光，就可以完成網(wǎng)絡(luò)信號高速傳輸。 專家介紹，和目前的無線技術(shù)相比，LED燈光上網(wǎng)還只是一只潛力股。由于它特殊的信息傳輸方式，在未來能夠達到每秒上G的接入速度。據(jù)了解，目前美國、日本和歐洲都開始了關(guān)于LED無線通信技術(shù)的研發(fā)，這可能會成為未來科技發(fā)展的重要方向。 來源：光學網(wǎng) |
