LED光源究竟是怎樣傳輸信息？

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2015-05-16

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 開著燈，星級酒店照明燈具，手機便能有電能打電話和上網(wǎng)，這聽起來很酷炫，但這項超前的技術(shù)一直都在實驗室環(huán)境當(dāng)中發(fā)生，對于普通人來說，這個項目還有多久走出實驗室，會讓我們的生活產(chǎn)生什么樣的變化？

　　微軟亞研的沈國斌博士最早做室內(nèi)定位的研究，在2012年的時候開始研究可見光通訊，就是室內(nèi)的光源怎樣確定人的位置，去年，他所帶的團隊獲得了全球的室內(nèi)定位比賽IPSN的第二名。

　　光究竟是怎樣傳輸信息的？

　　早在2004年，IEEE雜志上就有論文解釋通過發(fā)光二極管（也就是LED燈管）提供無線網(wǎng)絡(luò)連接的方法，設(shè)計，具體的原理是這樣的：

　　LED燈本來就是一個半導(dǎo)體芯片，跟傳統(tǒng)的燈絲是不一樣的是，芯片可以特別快地開關(guān)，星級酒店照明燈具，例如使用交流電的燈是60赫茲，人類眼球無法識別燈光閃動。在一開一關(guān)的時候，光就有方波了，經(jīng)過調(diào)制就可以傳信息了，跟我們平常使用的電話的無線電通訊無異。

　　目前全球的多所大學(xué)都有相關(guān)的研究項目，他們大多數(shù)都在實驗室進行。在2012年，通訊業(yè)雜志IEEE上就曾經(jīng)發(fā)表一篇讓可見光傳輸速率達到96Mb/s的論文。到2013年年底，上海復(fù)旦大學(xué)的實驗室里已經(jīng)可以讓光一盞功率為1W的LED燈珠，辦公照明，提供燈光下的4臺電腦上網(wǎng)，最高速率可達3.25Gbp每秒，道路照明，平均上網(wǎng)速率達到150Mb每秒。

　　微軟亞研早前也在做這方面的研究。和實驗室將把光到設(shè)備的傳輸速率拉峰值極限的嘗試不太一樣，想要研究這種技術(shù)在普通電子設(shè)備上的可能性，于是他的團隊就在淘寶買了便宜的LCD面板，幾塊錢的太陽能電池板、電路板和可以進行試驗。

　　目前，沈國斌的團隊研究了如何用逆向反射器（Retro-Reflector），其實就是一種反光鏡，照明方案，將光線原路反射回到LED燈上，形成了LED和電子設(shè)備間相互通訊。他們已經(jīng)能做到，在燈光1兆的開關(guān)頻率之下，從燈光到設(shè)備的下行速度達到10kb/s，而從設(shè)備反光的上行速度達到0.5kb/s。

　　在微軟的亞洲研發(fā)中心，我們看到了這個用價格低廉的組件做成的試驗品：不需要充電線，CCC認(rèn)證，也沒有Wi-Fi信號，綠色照明，只有一塊裝有LCD屏幕、反射鏡和太陽能板的類似手機大小的設(shè)備。點亮LED燈泡的手電筒直射，設(shè)備便亮起來，并且開始傳輸數(shù)據(jù)。LED燈變成了一個普通設(shè)備的能量源和信息源。

　　智能交通路牌、無需充電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備試試想象這樣的場景——車燈照到了路邊的路牌，路牌馬上可以給車輛導(dǎo)航儀傳輸附近的路況，告訴你到達目的地最通暢的道路；早上起來一開燈，空氣檢測儀就能會告訴你室外的空氣質(zhì)量、溫度和濕度如何，而這檢測儀的顯示屏就一直掛在床頭，超市照明，店鋪照明，不需要充電，也不需要連接Wi-Fi或者藍(lán)牙。

微軟亞研的沈國斌博士表示，智能的路牌、不需要充電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備上述可能就是他們認(rèn)為的可見光通訊的未來的樣子。聽起來很美，但現(xiàn)在依然停留在理論階段。“我們第一個思路就是想去和產(chǎn)品部門討論，看看這個東西有沒有可能放到微軟的大的產(chǎn)品藍(lán)圖里面去，無論是我們設(shè)計，還是我們的想法，設(shè)計，只要他們能夠接受，我們就會很高興。”

　　但要實現(xiàn)這些其實并不容易，需要推出改造好的LED燈具，還需要推出有逆向發(fā)射器的電子產(chǎn)品同時推向市場售賣。而對于一個公司來說，光是從技術(shù)到產(chǎn)品，需要配合的相關(guān)團隊有太多。

　　研究和產(chǎn)品之間的距離有多遠(yuǎn)？

　　1880年，加拿大發(fā)明家亞歷山大·貝爾發(fā)現(xiàn)了一個有趣的玩法：通過調(diào)節(jié)光束的變化，傳遞語音信號，可以進行雙方無線對話——這就是人類第一次實現(xiàn)無線電話，利用的就是可見光通訊。貝爾為此發(fā)明申請專利的時候，質(zhì)量，連電力都沒有出現(xiàn)，他也認(rèn)為這“光電話”沒有任何實用價值。

　　事實上，無論是什么科研項目，在一個做產(chǎn)品的企業(yè)， led室內(nèi)照明，產(chǎn)品部門依然是主導(dǎo)。產(chǎn)品部門有一些問題待解決的時候，根據(jù)此開發(fā)的技術(shù)是很快可以用到產(chǎn)品之上，照明資質(zhì)，而沒有相關(guān)的產(chǎn)品計劃的時候，將基礎(chǔ)研究成果轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品十分有難度。

　　“這種情況下，照明產(chǎn)品，研究院的任務(wù)就是把這些很酷的技術(shù)通過發(fā)論文或者是內(nèi)部的demo讓產(chǎn)品部門了解，希望他們在下一次做產(chǎn)品計劃的時候會考慮這個技術(shù)。”沈國斌這么說。

 

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