LED光源究竟是怎樣傳輸信息？
文章來(lái)源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2015-05-16
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開(kāi)著燈，星級(jí)酒店照明燈具，手機(jī)便能有電能打電話和上網(wǎng)，這聽(tīng)起來(lái)很酷炫，但這項(xiàng)超前的技術(shù)一直都在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境當(dāng)中發(fā)生，對(duì)于普通人來(lái)說(shuō)，這個(gè)項(xiàng)目還有多久走出實(shí)驗(yàn)室，會(huì)讓我們的生活產(chǎn)生什么樣的變化？
微軟亞研的沈國(guó)斌博士最早做室內(nèi)定位的研究，在2012年的時(shí)候開(kāi)始研究可見(jiàn)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(tuán)隊(duì)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(guò)發(fā)光二極管（也就是LED燈管）提供無(wú)線網(wǎng)絡(luò)連接的方法，設(shè)計(jì)，具體的原理是這樣的：
LED燈本來(lái)就是一個(gè)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(kāi)關(guān)，星級(jí)酒店照明燈具，例如使用交流電的燈是60赫茲，人類(lèi)眼球無(wú)法識(shí)別燈光閃動(dòng)。在一開(kāi)一關(guān)的時(shí)候，光就有方波了，經(jīng)過(guò)調(diào)制就可以傳信息了，跟我們平常使用的電話的無(wú)線電通訊無(wú)異。
目前全球的多所大學(xué)都有相關(guān)的研究項(xiàng)目，他們大多數(shù)都在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行。在2012年，通訊業(yè)雜志IEEE上就曾經(jīng)發(fā)表一篇讓可見(jiàn)光傳輸速率達(dá)到96Mb/s的論文。到2013年年底，上海復(fù)旦大學(xué)的實(shí)驗(yàn)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(tái)電腦上網(wǎng)，最高速率可達(dá)3.25Gbp每秒，道路照明，平均上網(wǎng)速率達(dá)到150Mb每秒。
微軟亞研早前也在做這方面的研究。和實(shí)驗(yàn)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(tuán)隊(duì)就在淘寶買(mǎi)了便宜的LCD面板，幾塊錢(qián)的太陽(yáng)能電池板、電路板和可以進(jìn)行試驗(yàn)。
目前，沈國(guó)斌的團(tuán)隊(duì)研究了如何用逆向反射器（Retro-Reflector），其實(shí)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(kāi)關(guān)頻率之下，從燈光到設(shè)備的下行速度達(dá)到10kb/s，而從設(shè)備反光的上行速度達(dá)到0.5kb/s。
在微軟的亞洲研發(fā)中心，我們看到了這個(gè)用價(jià)格低廉的組件做成的試驗(yàn)品：不需要充電線，CCC認(rèn)證，也沒(méi)有Wi-Fi信號(hào)，綠色照明，只有一塊裝有LCD屏幕、反射鏡和太陽(yáng)能板的類(lèi)似手機(jī)大小的設(shè)備。點(diǎn)亮LED燈泡的手電筒直射，設(shè)備便亮起來(lái)，并且開(kāi)始傳輸數(shù)據(jù)。LED燈變成了一個(gè)普通設(shè)備的能量源和信息源。
智能交通路牌、無(wú)需充電的物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備試試想象這樣的場(chǎng)景——車(chē)燈照到了路邊的路牌，路牌馬上可以給車(chē)輛導(dǎo)航儀傳輸附近的路況，告訴你到達(dá)目的地最通暢的道路；早上起來(lái)一開(kāi)燈，空氣檢測(cè)儀就能會(huì)告訴你室外的空氣質(zhì)量、溫度和濕度如何，而這檢測(cè)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(guó)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(jiàn)光通訊的未來(lái)的樣子。聽(tīng)起來(lái)很美，但現(xiàn)在依然停留在理論階段。“我們第一個(gè)思路就是想去和產(chǎn)品部門(mén)討論，看看這個(gè)東西有沒(méi)有可能放到微軟的大的產(chǎn)品藍(lán)圖里面去，無(wú)論是我們?cè)O(shè)計(jì)，還是我們的想法，設(shè)計(jì)，只要他們能夠接受，我們就會(huì)很高興。”
但要實(shí)現(xiàn)這些其實(shí)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(shí)推向市場(chǎng)售賣(mài)。而對(duì)于一個(gè)公司來(lái)說(shuō)，光是從技術(shù)到產(chǎn)品，需要配合的相關(guān)團(tuán)隊(duì)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(gè)有趣的玩法：通過(guò)調(diào)節(jié)光束的變化，傳遞語(yǔ)音信號(hào)，可以進(jìn)行雙方無(wú)線對(duì)話——這就是人類(lèi)第一次實(shí)現(xiàn)無(wú)線電話，利用的就是可見(jiàn)光通訊。貝爾為此發(fā)明申請(qǐng)專(zhuān)利的時(shí)候，質(zhì)量，連電力都沒(méi)有出現(xiàn)，他也認(rèn)為這“光電話”沒(méi)有任何實(shí)用價(jià)值。
事實(shí)上，無(wú)論是什么科研項(xiàng)目，在一個(gè)做產(chǎn)品的企業(yè)， led室內(nèi)照明，產(chǎn)品部門(mén)依然是主導(dǎo)。產(chǎn)品部門(mén)有一些問(wèn)題待解決的時(shí)候，根據(jù)此開(kāi)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(méi)有相關(guān)的產(chǎn)品計(jì)劃的時(shí)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(guò)發(fā)論文或者是內(nèi)部的demo讓產(chǎn)品部門(mén)了解，希望他們?cè)谙乱淮巫霎a(chǎn)品計(jì)劃的時(shí)候會(huì)考慮這個(gè)技術(shù)。”沈國(guó)斌這么說(shuō)。
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