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飞利浦照明推出可见光通信LiFi技术,可应用于汽车前大灯

2018-11-09 15:06 来源:互联网 编辑:niko

前段时间飞利浦照明宣布推出可见光通信技术(Light Fidelity,LiFi),它可以在实现高品质LED照明的同时,利用可见光波提供宽带互联网连接。同时可实现高品质照明和宽带互联网传输,飞利浦照明在法兰克福照明展上展示该新的照明技术。

飞利浦照明推出可见光通信LiFi技术,可应用于汽车前大灯

光通信(LiFi)是一种类似WiFi的双向、高速无线技术。其特点是使用可见光波而非无线电波进行数据传输。飞利浦照明的可见光通信办公灯具可实现每秒30兆(30Mb/s)的高速宽带连接,帮助用户在传输多部流媒体高清影片的同时进行视频电话。有关技术产生的背景就随小编来看看吧。

背景资料

1、可见光通信(LiFi)的益处

相比于Wifi,可见光通信技术(LiFi)可用于医院等对无线电信号较为敏感或类似地下空间等Wifi信号无法实现覆盖的环境。其他应用场景也包括了对于安全性有较高要求的金融机构或政府部门的后勤办公室。LiFi的安全性得益于可见光无法穿透实体墙的特点,所有接入该网络的设备都不能存在遮挡。

飞利浦照明推出可见光通信LiFi技术,可应用于汽车前大灯

2、可见光无线通信

可见光无线通信又称“光保真技术”,英文名LightFidelity(简称LiFi)是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术,由英国爱丁堡大学电子通信学院移动通信系主席、德国物理学家HaraldHass(哈拉尔德·哈斯)教授发明。LiFi是运用已铺设好的设备(无处不在的LED灯),通过在灯泡上植入一个微小的芯片形成类似于AP(WiFi热点)的设备,使终端随时能接入网络。该技术通过改变房间照明光线的闪烁频率进行数据传输,只要在室内开启电灯,无需WiFi也便可接入互联网。LiFi是用可见光来实现无线通信,即利用电信号控制发光二极管(LED)发出的肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息。

飞利浦照明推出可见光通信LiFi技术,可应用于汽车前大灯

技术产生背景

WiFi技术已经越来越普及,不过抱怨无线信号不稳定、上网速度慢、WiFi热点太少而用的人也越来越多。现在,有一项新技术可能会让这些问题得到解决。

电灯泡一直以来被视作发明家梦寐以求的灵感闪现的象征。不过对德国物理学家Herald Haas来说,电灯泡本身给他带来了灵感。Haas和他爱丁堡大学的团队发明了一项专利技术,利用一束闪光来无线传输数字信息,这类技术通常被称作可见光通信(VLC)。

Haas表示:“我最大的设想就是将电灯泡变为宽带通信设备。这样电灯泡不仅能提供照明,也将成为一款必要的工具。”Haas认为,通过给普通的LED灯泡加装微芯片,使灯泡以极快的速度闪烁,就可以利用灯泡发送数据。而灯泡的闪烁频率达到每秒数百万次。

通过这种方式,LED灯泡可以快速传输二进制编码。但对裸眼来说,这样的闪烁是不可见的,只有光敏接收器才能探测。Haas表示:“这类似于通过火炬发送莫尔斯码,但速度更快,并使用了计算机能理解的字母表。”

这一技术意味着,只要你拥有电灯泡,就可以获得无线互联网连接。目前全世界的电灯泡数量约有140亿盏。实际上,这也意味着任何路灯都可以成为互联网接入点。

不过,被昵称为“Li-Fi”的可见光通信技术并不只是能提升互联网的覆盖范围。作为无线数据传输的最主要技术,WiFi利用了射频信号。然而,无线电波在整个电磁频谱中仅占很小的一部分。而随着用户对无线互联网需求的增长,可用的射频频谱正越来越少。

飞利浦照明推出可见光通信LiFi技术,可应用于汽车前大灯

例如,当在咖啡店中上网时,如果周围上网的人越来越多,那么你会发现网速变得很慢。3G移动网络也是如此。与此同时,根据思科的数据,每年通过移动设备发送的信息量都在翻番。Haas表示,他的技术将是问题解决方案的重要一部分。他表示:“可见光频谱的宽度达到射频频谱的1万倍。”这意味着可见光通信能带来更高的带宽。Haas表示,“Li-Fi”技术能带来高达1Gbps的数据传输速度。Haas认为,他的技术有一个重要优点,这就是不需要再新建任何基础设施。而传统射频信号的发射需要能量密集的设备。他表示:“我们使用现有设备。可见光频谱没有得到利用,没有得到监管,我们可以进行高速通信。”

不过这一技术也有着自身的局限。雅典Harokopio大学信息学讲师Thomas Kamalakis推荐了Haas的技术,但也表示该技术的潜力不应被高估。他表示:“一个明显的问题是,可见光无法穿透物体,因此如果接收器被阻挡,那么信号将被切断。”英国华威大学工程学院助理教授Mark Leeson也持相同看法。他提出:“问题在于,我们的手机如何使用可见光来通信?”Haas表示,这是两个现实问题,但他也有简单的临时解决方法。“如果光信号被阻挡,而你需要使用设备发送信息,你可以无缝地切换至射频信号。”他认为,可见光通信并不是WiFi的竞争对手,而是一种相互补充的技术,这将有助于释放频谱空间。

他表示:“我们仍需要WiFi,需要射频通信系统。你无法使用电灯泡向快速移动的物体发送数据,或是向树、墙和障碍物背后的物体发送数据。”在短期内,可见光通信已可以实现一些小范围应用。例如,可以在飞机中使用该技术,帮助手机和笔记本上网,此外也可以在水下等无线电波无法传播的场所使用该技术。Haas指出,Li-Fi技术带来了极高的安全性,因为可见光只能沿直线传播,因此只有处在光线传播直线上的人才有可能截获信息。

1、通信原理

可见光无线通信(称为LiFi——Light Fidelity)是利用快速的光脉冲无线传输信息。根据不同速率在光中编码信息完全可行,例如LED开表示1,关表示0,通过快速开关就能传输信息。由于LED的发光强度,人眼不会注意到光的快速变化。LiFi技术目前还处在于实验室阶段,由Haas和他爱丁堡大学的团队发明的一项专利技术。电灯泡一直以来被视作发明家梦寐以求的灵感闪现的象征。与光纤通信拥有同样的优点,高带宽,高速率,不同的是LiFi是使光传播在我们周围的环境中,自然光能到达的任何地方,就有LiFi的信号。LiFi技术是运用已铺设好的设备(无处不在的灯泡),只要在灯泡上植入一个微小的芯片,就能变成了类似于AP(WiFi热点)的设备,使终端随时能接入网络。

2、缺点有哪些?

虽然LiFi确实有不受无线电信号干扰的优势,但其许多优势都因下述事实黯然失色:可见光不能穿透墙壁,这一关键事实使得WiFi获得了很大优势。这种可视性限制提高了系统安全性,但目前尚不清楚信号接收的最小距离。可以设想的是,利用长焦镜头和调整恰当的光学传感器,人们就可以截获光学信号。TechCrunch表示,尽管LiFi被宣传为一种可能的机载无线通信技术,但WiFi在大多数美国航空公司的大规模普及使得LiFi在飞机上的应用前景越来越不乐观。

3、主要用途

Li-Fi通过调节LED光输出的数据进行编码。人类的眼睛无法觉察到快速的闪烁,但在桌面计算机上的接收器或移动设备可以读取信号,甚至可以把信号返回房间天花板上的信号收发器,提供双向通信。但许多发光二极管用荧光粉涂层把蓝色光转化成白色光,这也限制了数据传输的速率。这项研究发表在光学快讯(Optics Express),哈斯和他的团队研究表明,用激光二极管替换现有的LED灯可以大大改善现在的情形。激光器的高能量与光效率,传输数据的速率可以比LED快10 倍。不使用荧光粉,激光照明可以混合不同波长的光产生白色光。这意味着每个波长的光可以用作一个单独的数据通道,同样的光波可以双向传输,可以大大提高光传输数据的速率,爱丁堡大学团队的试验用了9个激光二极管。

虽然基于LED的Li-Fi可达到10 Gb/s 的数据传输速率,可以改善Wi-fi7 Gb/s的数据传输速率上限。激光传输数据的速率可以很容易超出100 Gb/s。

目前,这种设备目前还非常昂贵,爱丁堡大学正在寻求大规模生产来降低其成本,并且可以把它应用到照明市场。宝马i8 的前大灯就是基于该激光灯。

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