可见光通信技术(LiFi)
时间:2015-11-17
  摘要:可见光通信是指利用LED灯实现“有光照就能上网”的新型高速数据传输技术,该技术又称“LiFi”技术。

点题:201511月中旬,经工业和信息化部测试认证,我国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破,实时通信速率提高至50Gbps(比特每秒),相当于0.2秒就能完成一部高清电影的下载。当前的可见光通信是指利用LED照明灯光线来实现“有光照就能上网”的新型高速数据传输技术,该技术又称“LiFi”技术。LiFi技术具有保密性强、建设便利、带宽高等优势,在一些特定场合具有较好的应用前景。但LiFi技术的局限性,导致其应用范围相对有限。目前,LiFi技术已经从实验室进入实用化并开始向商业化迈进,但距离大规模产业化应用还比较遥远。

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(图片源于网络)

可见光通信技术,广义上讲是利用可见光的强度变化来传递信息的一种通信方式。当前此词特指利用发光二极管(LED)发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息,此项技术又称“LiFi”技术。

LiFi是Light Fidelity的简称,其原理是通过在LED灯中植入芯片,利用快速的光脉冲将信息进行无线传输,使LED灯变成一个无线热点。简单地说,就是通过改变LED照明光线的闪烁频率进行数据传输。利用这种技术做成的系统能够覆盖灯光能够达到的范围,电脑不需要网线或WiFi等网络连接即可实现上网。

 

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一、技术原理

给普通的LED灯泡装上微芯片,可以控制它每秒数百万次闪烁,亮了表示1,灭了代表0。由于频率太快,人眼根本觉察不到,光敏传感器却可以接收到这些变化。二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑,通过一套特制的接收装置传输信号。有灯光的地方,就有网络信号。关掉灯,网络全无。与现有WiFi相比,未来的可见光通信安全又经济。WiFi依赖看不见的无线电波传输,设备功率越来越大,局部电磁辐射势必增强;无线信号穿墙而过,网络信息不安全。这些安全隐患。而且,光谱比无线电频谱大10000倍,意味着更大的带宽和更高的速度,网络设置又几乎不需要任何新的基础设施。

二、特点

与目前使用的无线网络相比,“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线局域网信号,其通信速度理论上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图像和动画等数据。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。

 

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三、发展历程

目前,美国、日本、中国和欧洲的一些国家都在进行LiFi技术的研发。其发展历程见下表。

LiFi技术发展历程

时间

地区

研究进展

2000

日本

日本庆应大学Tanaka等人首次提出LED无线通信概念。

2002

日本

Tanaka等人正式提出一套LED可见光通信系统。

2006

中国

北京大学提出可见光信号接收方案,并展开实验。

2008

日本

东京国际电子展上,日本企业向全世界首次展出白光LED通信系统,最大传输距离20cm

中国

暨南大学陈长缨教授研制出国内首台白光LED可见光通信样机,传输距离大于2.5m

2009

英国

实现100Mbit/s的通信速率,次年,展示室内可见光通信。

2010

德国

利用白光LED可见光通信系统达到513Mbit/s的通信速率,创造世界纪录。

2011

英国

哈拉尔德·哈斯教授演示带有信号处理技术的LED灯泡如何将高清视频传输到电脑上。

2013

中国

复旦大学实验室研发出3.75Gbit/s的离线数据传输速率,同时实现实时传输速率为150Mbit/s的双向可见光传输系统。

英国

通过LiFi技术取得高达10Gbit/s的数据传输速度。

2014

中国

复旦大学实验室的实时传输系统达到450Mbit/s,传输距离可达4m

2015

中国

 “可见光通信系统关键技术研究近日获得重大突破,实时通信速率提高至50Gbit/s

早在2000年,日本就着手在可见光通信领域进行研究,尽管在2008年东京电子展上,首次现场展出的白光LED通信系统最大传输距离仅20cm,但在当时的确是一项独一无二的创新技术。而在欧洲,可见光通信技术已逐渐实现商业化,2013年10月,哈斯教授创立的Pure LiFi(原名为Pure VLC)公司向美国一家医疗机构售出第一套LiFi设备,价值5000欧元(人民币约4.1万元),这一交易标志着LiFi的实用商业价值正式被认可。

四、发展前景

目前室内无线通信能满足要求的最好选择就是白光LED。白光 LED在提供室内照明的同时,被用作通信光源有望实现室内无线高速数据接入。目前,商品化的大功率白光LED功率已经达到10W以上,白光LED的光效超过100lm/W并接近200lm/W,在不久的将来即可实现普及。因而LED照明光通信技术具有极大的发展前景。

总之,LED照明光无线通信在国外也还出在起步和摸索阶段,但其应用前景非常看好,不仅可以用于室内无线接入,还可以为城市车辆的移动导航及定位提供一种全新的方法。汽车照明灯基本都采用LED灯,可以组成汽车与交通控制中心、交通信号灯至汽车、汽车至汽车的通信链路。这也是LED可见光无线通信在智能交通系统的发展方向。

 

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五、我国可见光通信研究

我国的可见光通信研究起步较早,暨南大学光电工程系的陈长缨教授对LED发光特性、室内通信链路和信道模型进行了初步的研究。自2012开始,上海市科委就在全市高校和科研院所布局这一国际前沿的无线通信技术,由复旦大学承担可见光通信关键技术研究与应用。2013年上半年,科技部启动了第一个可见光通信相关国家高技术研究发展计划(国家863计划)和国家重大基础研究发展计划(国家973计划)项目的研究工作。在863、973课题的引导下,国内多所大学和科研机构都在开展可见光通信研究,并在实验室实现了LiFi通信、定位等技术验证。

2015年11月,经工业和信息化部测试认证,我国“可见光通信系统关键技术研究”近日获得重大突破,实时通信速率提高至50Gbps(比特每秒),相当于0.2秒即可完成一部高清电影的下载。

参考来源:

[百度百科]

可见光通信技术_百度百科

http://baike.baidu.com/view/1058116.htm

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《IT热点》

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延伸阅读:

中国可见光通信技术获重大突破 0.2秒可下载一部电影

http://www.cnr.cn/china/ygxw/20151115/t20151115_520507049.shtml

神奇的可见光通讯:开LED灯就能连WiFi上网?

http://news.yesky.com/401/63750901.shtml

浅析可见光通信技术

http://www.cali-light.com/news/chanye/20141113_16164.html

 

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