可見光通信技術介紹

　　可見光通信技術，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的，將高速因特網的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。利用這種技術做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內燈光達到的范圍，電腦不需要電線連接，因而具有廣泛的開發(fā)前景。

　　可見光通信技術的特點

　　與目前使用的無線局域網（無線LAN）相比，“可見光通信”系統(tǒng)可利用室內照明設備代替無線LAN局域網基站發(fā)射信號，其通信速度可達每秒數十兆至數百兆，未來傳輸速度還可能超過光纖通信。利用專用的、能夠接發(fā)信號功能的電腦以及移動信息終端，只要在室內燈光照到的地方，就可以長時間下載和上傳高清晰畫像和動畫等數據。該系統(tǒng)還具有安全性高的特點。用窗簾遮住光線，信息就不會外泄至室外，同時使用多臺電腦也不會影響通信速度。由于不使用無線電波通信，對電磁信號敏感的醫(yī)院等部門可以自由使用該系統(tǒng)。

　　無需WiFi信號，點一盞LED燈就能上網。一種利用屋內可見光傳輸網絡信號的國際前沿通訊技術在實驗室成功實現。研究人員將網絡信號接入一盞1W的LED燈珠，燈光下的4臺電腦即可上網，最高速率可達3.25G，平均上網速率達到150M，堪稱世界最快的“燈光上網”?？梢姽馔ㄓ嵄环Q為Lifi 。

　　無線電信號傳輸設備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高，比如手機，全球數百萬個基站幫助其增強信號，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國內LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片，便可讓燈泡變成無線網絡發(fā)射器。

　　可見光通訊安全又經濟。科研人員不僅在實驗室環(huán)境中利用可見光傳輸網絡信號，并且實現能夠“一拖四”，即點亮一盞小燈，4臺電腦即可同時上網、互傳網絡信號。光和無線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網絡信號的基本原理是一致的。

　　給普通的LED燈泡裝上微芯片，可以控制它每秒數百萬次閃爍，亮了表示1，滅了代表0。由于頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化。二進制的數據就被快速編碼成燈光信號并進行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過一套特制的接收裝置傳輸信號。有燈光的地方，就有網絡信號。關掉燈，網絡全無。與現有WiFi相比，未來的可見光通訊安全又經濟。WiFi依賴看不見的無線電波傳輸，設備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強；無線信號穿墻而過，網絡信息不安全。這些安全隱患，在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網絡設置又幾乎不需要任何新的基礎設施。

　　可見光通信技術原理

　　利用光的明暗來編碼信息。光源采用一種新時代的高亮度發(fā)光二極管（LED），LED亮了，就表示1，滅了就表示0。科學家哈斯聲稱通過在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片，可以控制它每秒數百萬次閃爍，由于頻率太快，人眼根本不會察覺到，但是光敏傳感器可以接收到這些變化。就這樣，二進制的數據就被快速地編碼成燈光信號并進行了有效的傳輸。

　　可見光通信技術前景分析

　　目前室內無線通信能滿足要求的最好選擇就是白光LED。白光 LED在提供室內照明的同時，被用作通信光源有望實現室內無線高速數據接入。目前，商品化的大功率白光LED功率已經達到5W，發(fā)光效率也已經達到90lm/W，其發(fā)光效率（流明效率）已經超過白熾燈，接近熒光燈。白光LED的光效超過100lm/W并達到200lm/W（可以完全取代現有的照明設備）在不久的將來即可實現。因而LED照明光通信技術具有極大的發(fā)展前景，已引起人們的廣泛關注和研究

　　1、智能交通系統(tǒng)的信息傳輸

　　智能交通系統(tǒng)經由及時接收并發(fā)送有關交通運行狀況等相關信息，可達到減少交通擁堵、燃油消耗及交通事故等目的。圖像處理有助于行車人員開展交通信號燈識別、障礙物檢測等信息接收，屬于智能交通系統(tǒng)中的一項關鍵技術?？梢姽馔ㄐ偶夹g結合高速數據圖像傳感器在智能交通系統(tǒng)中有著十分可觀的應用前景。相關研究人員應用LED光及裝置于汽車上的高幀速、高分辨力攝像機開展路邊裝置與車輛相互間的通信，研究結果得出，這一系統(tǒng)可于車輛在30km/h行車速度，及在35m范圍內發(fā)出源自256個LEDs陣列組成光源發(fā)送來的數據的有效接受。

　　2、可見光通信高速數據傳輸

　　大數據量，諸如高速信息流下載、高清視頻流傳輸等信息獲取，已然轉變成當今社會中必不可少的一部分?？梢姽馔ㄐ偶夹g可借助發(fā)散角度極小的關注開展數據傳輸，而可見光通信技術憑借其路徑傳輸損耗相對低的特征，使得高度帶寬的安全數據流接收、發(fā)送變得可實現。舉例而言，歐洲OMEGA工程推出了一種有著100Mb/s的4個高清數據流的可見光通信數據傳輸。采取正交頻分多路復用技術，經由若干個LED光源朝一定范圍內光電二極管探測裝置上開展數據傳輸。

　　3、可見光通信技術在航空領域的應用

　　可見光通信技術在航空領域的應用有著十分顯著的優(yōu)勢?？梢姽釲ED在新一代商用飛機上得到廣泛推廣，依托可見光通信對原本電纜、光纜予以取代，可促進縮減重量和體積、減少成本及減輕電磁干擾等，波音商用飛機平臺便在推進未來無限光網絡方案的研究。

　　延伸閱讀：我國可見光通信研究

　　經工業(yè)和信息化部測試認證，我國“可見光通信系統(tǒng)關鍵技術研究”近日獲得重大突破，實時通信速率提高至50Gbps（比特每秒），相當于0．2秒即可完成一部高清電影的下載。

　　可見光通信是利用半導體照明（LED燈）的光線實現“有光照就能上網”的新型高速數據傳輸技術?？梢姽馔ㄐ偶夹g綠色低碳、可實現近乎零耗能通信，還可有效避免無線電通信電磁信號泄露等弱點，快速構建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。

　　我國信息領域著名專家、中國工程院院士鄔江興介紹說，目前，全球大約擁有440億盞燈具構成的照明網絡，數百億的LED照明設備與其它設備融合將構筑一個巨大的可見光通信網?？梢栽O想，未來實現大規(guī)?？梢姽馔ㄐ藕螅勘K燈都可以當做一個高速網絡熱點，人們等車的時候在路燈下就可下載幾部電影，在飛機、高鐵上也可借助LED光源無線高速上網，滿足室內網、物聯(lián)網、車聯(lián)網、工業(yè)4．0、安全支付、智慧城市、國防通信、武器裝備、電磁敏感區(qū)域等網絡末端無線通信需求，為互聯(lián)網+提供一種嶄新的廉價接入方法。

　　鄔江興預測，在未來數十年內，信息的傳輸量將超出現有無線電頻譜的承載能力，可見光通信技術可有效突破無線電頻譜資源嚴重匱乏的困局，是具有廣闊應用前景的下一代無線通信技術之一，可形成萬億級年產值的戰(zhàn)略性新興產業(yè)。

　　高速傳輸一直是可見光通信領域研究的焦點課題之一，解放軍信息工程大學于宏毅研發(fā)團隊采用光學和電學相協(xié)同的處理方法，突破了可見光空間通道互干擾高效抑制等關鍵技術，進入集成化、微型化設計與實現階段。這所大學是國內較早從事可見光通信技術研發(fā)的科研單位，2013年牽頭承擔了我國首個可見光863計劃項目，并組建了“中國可見光通信產業(yè)技術聯(lián)盟”。經過3年多的科技攻關，先后研發(fā)成功“可見光點播電視業(yè)務”“可見光新型無線廣播”“可見光精確定位”等應用示范系統(tǒng)。