我國可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)獲重大突破

    燈光，可以照亮黑暗、傳遞溫暖。但你知道嗎？它其實(shí)也能讓你通達(dá)互聯(lián)網(wǎng)，甚至擁有“GPS衛(wèi)星”的功能……

    近日，由信息工程大學(xué)牽頭承擔(dān)的國家863計(jì)劃項(xiàng)目以及鄭州市重大專項(xiàng)“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”取得重大突破。一舉將可見光實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps，是當(dāng)前公開報(bào)道的國際最高水平的5倍，相當(dāng)于0.2秒即可下載完成一部高清電影。

    只需一盞LED燈，就能實(shí)現(xiàn)高速上網(wǎng)，這一技術(shù)究竟如何實(shí)現(xiàn)？本次突破，是否意味“光互聯(lián)”即將進(jìn)入尋常百姓家呢？

    【突破】

    可見光實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps是國際最高水平的5倍

    “可見光通信技術(shù)，通俗地說，就是在有燈光的地方就可以實(shí)現(xiàn)通信、監(jiān)控、定位�！毙畔⒐こ檀髮W(xué)可見光通信實(shí)驗(yàn)室常務(wù)副主任張劍教授介紹說，它的“秘密”在于LED燈燈泡，跟普通日光燈、白熾燈不同，LED燈可快速明滅，閃動(dòng)頻率極高，從而能承擔(dān)發(fā)送信息任務(wù)。

通過LED臺(tái)燈，能高速上網(wǎng)

    近年來，無線通信業(yè)務(wù)與應(yīng)用的海量需求，促使射頻識(shí)別、藍(lán)牙、超寬帶、WiFi等新的無線通信技術(shù)層出不窮，加劇了無線電頻譜資源的供求矛盾。而作為一種全新的無線通信技術(shù)，可見光通信在世界范圍內(nèi)頗受重視。

可見光通信高速傳輸原型機(jī)

    2011年年初，在我國信息領(lǐng)域著名專家、中國工程院院士鄔江興的推動(dòng)下，信息工程大學(xué)可見光通信實(shí)驗(yàn)室正式掛牌成立，并開始承擔(dān)國家863計(jì)劃“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”項(xiàng)目。

左圖：礦工頭盔上安裝的裝置 右圖：礦井中，礦工只要經(jīng)過LED燈下就會(huì)被定位

    幾年來，實(shí)驗(yàn)室在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域達(dá)到國際領(lǐng)先水平——

    2014年11月，實(shí)驗(yàn)室研發(fā)的煤礦井下可見光通信與定位系統(tǒng)，在平頂山平煤神馬集團(tuán)的巷道安裝測(cè)試成功，這是可見光通信技術(shù)第一次進(jìn)入煤礦井下的應(yīng)用示范。如今，項(xiàng)目研究再次取得重大突破，將可見光實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps，是當(dāng)前公開報(bào)道的國際最高水平的5倍，相關(guān)成果已經(jīng)通過國家工業(yè)與信息化部電信傳輸研究所測(cè)試認(rèn)證。

    【價(jià)值】

    無線通信“光互聯(lián)”一個(gè)嶄新的資源被激活

    在張劍看來，可見光通信蘊(yùn)含巨大通信容量，激活了一個(gè)嶄新的頻譜資源，這是該技術(shù)最大的價(jià)值所在�！案鶕�(jù)推算，網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)量會(huì)超越現(xiàn)有無線頻率資源承受能力，而可見光頻段介于400THz-800THz之間，是在用無線電頻譜的近1萬倍，蘊(yùn)含著巨大通信容量，且無需授權(quán)�！�

    據(jù)實(shí)驗(yàn)室主任于宏毅教授介紹，目前，全球大約擁有440億盞燈具構(gòu)成的照明網(wǎng)絡(luò)，數(shù)百億的LED照明設(shè)備與其他設(shè)備融合將構(gòu)筑一個(gè)巨大的可見光通信網(wǎng)�！翱梢栽O(shè)想一下，未來如果實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可見光通信的話，每盞燈都可以當(dāng)做一個(gè)高速網(wǎng)絡(luò)熱點(diǎn)。人們?cè)诼窡粝戮湍芟螺d電影，在飛機(jī)、高鐵上借助LED光源就能實(shí)現(xiàn)高速上網(wǎng)……”實(shí)驗(yàn)室汪濤博士在受訪時(shí)說。

    此外，可見光通信頻段避開了常用無線電頻段，不存在與現(xiàn)有電子設(shè)備相互間的電磁干擾問題，與現(xiàn)有電子設(shè)備兼容性良好，在航空、醫(yī)療和礦井等對(duì)射頻電磁輻射敏感及有嚴(yán)格限制的領(lǐng)域，可見光通信的無電磁輻射特性則可使其大顯身手。  

    【優(yōu)勢(shì)】

    綠色安全無輻射

    對(duì)于習(xí)慣了光纖上網(wǎng)、無線WIFI的大眾來說，可見光通信似乎還是個(gè)新生事物。兩者相比，可見光通信究竟會(huì)有哪些優(yōu)勢(shì)？

    “可見光通信技術(shù)的應(yīng)用范圍，是超出想象的�！睆垊φf，無論是在飛機(jī)上，還是在礦井下，只要有燈光便可以進(jìn)行通信；每盞路燈都可成為一個(gè)路由器；汽車通過頭燈和尾燈，彼此之間交換信息……

    首先，跟傳統(tǒng)無線電通信相比，可見光通信的調(diào)制帶寬、安全性和私密性極高，無電磁干擾和輻射，也無需頻段許可授權(quán)，借助LED燈就可低成本實(shí)現(xiàn)高寬帶高速率無線通信，是典型的綠色通信技術(shù)。

    同時(shí)，由于可見光具有定向輻射、快速衰減的特點(diǎn)，可以將其覆蓋范圍控制在有限范圍內(nèi)，從而大大降低了無線信號(hào)泄露的概率，通信安全性可以得到保證，從房間外進(jìn)行信號(hào)竊取和干擾非常困難。

    “基于上述優(yōu)勢(shì)，這一技術(shù)可廣泛用于導(dǎo)航定位、安全通信與支付、智能交通管控、超市導(dǎo)購、隱式廣告等新興領(lǐng)域�！睆垊φf。昨天，記者在信息工程大學(xué)看到，該技術(shù)應(yīng)用于導(dǎo)航定位、影視廣告等領(lǐng)域的研發(fā)產(chǎn)品已經(jīng)開發(fā)完成。

    【規(guī)劃】

    鄭州金水區(qū)10萬戶居民今年有望用臺(tái)燈上網(wǎng)學(xué)習(xí)、娛樂

    那么，可見光通信技術(shù)究竟啥時(shí)候能進(jìn)入尋常百姓家呢？

    據(jù)實(shí)驗(yàn)室朱義君副教授介紹，我省高度重視可見光通信技術(shù)研究，基于該技術(shù)的環(huán)保特點(diǎn)，今年鄭州市政府計(jì)劃投資2000萬元，重點(diǎn)在金水區(qū)打造一個(gè)應(yīng)用示范項(xiàng)目。建立綠色智慧信息網(wǎng)絡(luò)，覆蓋金水區(qū)大約10萬戶居民�！白尶梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)真正進(jìn)入居民家中，讓家長、孩子在LED臺(tái)燈下就能上網(wǎng)學(xué)習(xí)、娛樂�！�

    另外，可見光通信模塊將來有望設(shè)置到手機(jī)內(nèi)，讓手機(jī)能隨時(shí)隨地聯(lián)系可見光網(wǎng)絡(luò)。

    【釋疑】

    可見光通信不僅僅是“Li-Fi”

    據(jù)了解，1998年香港大學(xué)首先提出室外可見光通信概念，并于1999年實(shí)現(xiàn)了首個(gè)可見光通信系統(tǒng)。此后，日本、美國等國政府及研究機(jī)構(gòu)開始出重金研發(fā)。2011年，愛丁堡大學(xué)哈斯教授提出Li-Fi概念，讓可見光通信以一種全新理念進(jìn)入全世界視野……

    “而自打該理念提出之后，不少人總把可見光通信簡(jiǎn)單地理解為‘Li-Fi’。”張劍告訴筆者。

    據(jù)了解，“Li-Fi”是“可見光無線通信”的英文縮寫，是利用快速的光脈沖無線傳輸信息。它是運(yùn)用已鋪設(shè)好的設(shè)備(無處不在的LED燈)，通過在燈泡上植入一個(gè)微小的芯片形成類似于AP(WiFi熱點(diǎn))的設(shè)備，使終端隨時(shí)能接入網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)通過改變房間照明光線的閃爍頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只要在室內(nèi)開啟電燈，無需WiFi也便可接入互聯(lián)網(wǎng)。

    “‘Li-Fi’是基于可見光通信技術(shù)的無線應(yīng)用，不能等同于可見光通信�，F(xiàn)在有很多人將兩者簡(jiǎn)單地畫等號(hào)，這是不太準(zhǔn)確的�！睆垊φf，可見光通信技術(shù)使幾乎無處不在的照明設(shè)備搖身一變，具備了“無線路由器”、“通信基站”、“網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)”甚至“GPS衛(wèi)星”的功能。