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你意想不到的可见光通信 没wifi没灯照样可以上网

2015年12月16日 13:08  扬子晚报网  

亮灯就能上网,可见光通信用起来,这不是科幻电影,而是我们可以看见的未来。

近日,记者从南京邮电大学可见光通信实验室获悉,炙手可热的可见光通信技术研究有了重大突破,实验室研究人员研制出一款“可见光通信芯片”,未来还可以打造出一条“可见光通信光纤”,在5G时代占领一席之地。

 光的妙用

  1瓦小小灯泡“拖”4台电脑上网

可见光无线通信被称为lifi,是我们所熟知的wifi的近亲,以光的形式利用LED光线来进行数据传输。

2013年10月,复旦大学公布了一项可见光无线通信的成果。复旦大学计算机科学技术学院教授薛向阳表示,国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯。只要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片,便可变成无线网络发射器。研究人员将网络信号接入一盏1瓦的LED灯珠,灯光下的4台电脑即可上网,最高速率可达3.25G,平均上网速率达到150M,堪称世界最快的“灯光上网”。

据外媒报道,lifi之所以被看好,是因为地球上的数据容量已经快被占用光了,电波通信带宽愈加拥挤,可用波谱截估计到2020年将会消耗殆尽。如今,lifi科技能够解决这些问题。

·与电波信号相比,LiFi的数据传输速度更快。

·可见光的光谱约比电波波谱宽10000倍,也就是说,我们的数据容量会得到拓宽。

·目前可见光谱不需申请许可,也就是说,利用lifi系统的网络更便宜,并且大量数据能够以零成本传输。

·与现有无线网络系统相比,lifi更节能。lifi系统可以利用光电二极管完成吸收能量及接收数据信号的双重任务,这使得lifi系统几乎不耗能。

这是你能想象的

  一束LED灯光,就能打开一扇门

相对于单纯的用可见光无线通信技术上网,南京邮电大学可见光通信实验室里,有不少“超炫”的可见光通信技术的运用。

硕士研究生郭燕青一手拿着手机,对着一把门锁,轻敲手机屏幕,门锁打开了。其中的秘密,就在手机顶端的一盏缩小版LED灯上。这束LED光就是打开这扇门的“密码”。门锁旁边的一小块电子屏幕,便是能听懂且辨认密码的“守护者”。

“这块电子屏内有个信号接收端,能接收并识别LED灯的信号。”郭燕青解释说,“可见光门锁”最大优势是安全,密码是光信息,不会被第三方窃取。记者了解到,这款可见光门锁成本约在100元左右,“如果以后批量生产也将大大降低成本。”

 没wifi?打开LED灯照样上网

没网络、没U盘、不用蓝牙,两台没“一丝关联”的电脑也能传输文件。

记者看到,实验室桌上摆放两台笔记本电脑,两台电脑间有两块长方体灯板“相隔对望”,隔开约1米左右,两块灯板上各有一盏LED灯和一个透明的球状体。

“两个球状体一个是信号发射端,一个是信号接收端。”实验室主任王永进教授解释说,当两盏灯点亮时,发射端的信号通过灯光传送到另一台电脑。记者看到,文件、图片在瞬间传递完毕。

王永进解释说,让原本用于照明的LED灯“变聪明”的是一种智能芯片。“在LED灯中存入智能芯片后,接收端能读懂发送端的信号,并准确无误地传送给电脑。”如果将其中一台笔记本联入有线网络,另一台笔记本也能共享网络。

在体验中,记者无意中把一块电板碰歪了,令原本“面对面”的两盏灯错开来,传输瞬间停止了。将电板复位,网络也随之恢复。“灯光是直线传播的,LED灯传播的信号自然不会拐弯,接收端偏离了灯光辐射的范围,信号就会中断。”

王永进教授解释说,wifi信号散向四面八方,在任何一个房间都有网络信号,但LED灯光信号只能传输到灯光能覆盖到的地方。“如果我们把智能芯片植入室内LED顶灯中,能实现室内无线网全覆盖。用LED灯上网平均速率可达每秒3兆,在无线网络中传输速率是比较高的。”

手机电筒能开音响,控制各种电器

王永进还向记者展示了另一项试验:用LED灯控制音响。打开智能手电筒,灯光对准音响的一个亮光点,音响听话地播放起歌曲,用手遮挡住灯光,音响立刻“停工”了。王永进解释说,这是在手电筒上加一个“调制电路”,一头连接到手机上,就可以把手机上的音乐传递到音响上。

“可见光通信技术已能根据不同需求进行定制服务。”王永进介绍说,通过灯可以控制家庭中所有终端设备,“这项技术已经比较成熟,很快有望走进普通家庭。”

除了家庭中,可见光通信还可广泛用于高科技领域。人类在飞机、高铁上就能可借助LED光源无线高速上网。实验人员还向记者展示了一款“蓝光海底通信系统”。硕士研究生李青林介绍说,在海底,一般的信号会非常弱,换成“蓝光”威力大不一样,能探索海底未知领域,把神秘海底的影像清晰地传送回来。

  没灯?造块自带发光功能的芯片

在没有LED灯的地方,可见光通信没了用武之地了吗?更高大上的技术还在后头!

王永进教授表示,世界上首块“单片集成的光源波导探测器”不久前在实验室诞生了,这是可见光通信领域研究的重大突破。

记者在实验室的保温箱里见到了这款探测器,表面看去和普通芯片没什么区别,最小的一片和大拇指盖一般大。王永进教授解释说,芯片上包括了LED灯源、波导、探测器。

简单来说,就是把一整套可见光通信设备缩小到一块小芯片上,所有信息的传输在这块芯片上完成。在放大镜下,记者看到芯片上隐约闪着有光点,“这些芯片在纳米台上制作出来的。探测器只有几百微米大小。”

王永进解释说,未来我们可以铺设可见光通信光纤,“可见光通信网络有望将和3G、4G网一样,成为一种网络制式,在5G时代为高速无线上网提供一种方式。”在更远的未来,“光电电子芯片集成的话,我们可以研制出高密度集成的光子计算芯片,包括我们的电脑的移动控制终端都可以在光电集成,未来纯粹的光子芯片来取代,计算机的运算速度都会大幅度提升。”

编 辑:王洪艳
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