Li-Fi來了！燈泡上網(wǎng)比5GWi-Fi還快
文章來源:恒光電器
發(fā)布時(shí)間:2014-11-25
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現(xiàn)在家庭開始使用越來越多的 LED 燈，而隨著技術(shù)的發(fā)展，LED 燈也將打開為無線設(shè)備接入無線網(wǎng)絡(luò)打開新的途徑，而且 LED 燈所帶來的Li-Fi（Light Fidelity，可見光無線通信）無線網(wǎng)絡(luò)無論是網(wǎng)絡(luò)帶寬還是反應(yīng)速度都比 Wi-Fi 無線網(wǎng)絡(luò)要快。最起碼，商業(yè)照明，在艾登堡大學(xué)，該校移動(dòng)通信學(xué)院主席 Harald Hass 是這么希望。
Haas 說，“所有的部件、所有的技術(shù)都已經(jīng)存在了。現(xiàn)在只需要把它們組合在一起就可以讓 Li-Fi 光無線網(wǎng)開始運(yùn)行。”
Haas 的課題組中除了愛登堡大學(xué)的研究人員之外，綠色照明，還有來自劍橋大學(xué)、牛津大學(xué)、圣安德魯森大學(xué)燈大學(xué)的研究人員，星級酒店照明燈具，該課題已經(jīng)持續(xù)了 4 年，超市照明，醫(yī)院led照明，得到了英國工程與物理科學(xué)研究委員會 580 萬英鎊的資金支持。課題組研究超并聯(lián)可視光通信技術(shù)（ultraparallel visible light communication），綠色照明，即使用燈泡的多種顏色來提供數(shù)米范圍內(nèi)的高帶寬網(wǎng)絡(luò)連接。科研人員表示，Li-Fi 光無線網(wǎng)可以補(bǔ)充甚至部分替代傳統(tǒng)的 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)。但是取代 Wi-Fi 的射頻技術(shù)是一場相當(dāng)困難的戰(zhàn)爭。
在今年 10 月份的 IEEE 光電會議上，聯(lián)合課題組的成員展示了他們已經(jīng)取得的成績。他們的團(tuán)隊(duì)展示了使用商用紅綠藍(lán) LED 燈泡作為信號發(fā)射器和二極管來檢測光線。這樣一來，他們創(chuàng)造了一個(gè)能夠接受和發(fā)送數(shù)據(jù)的設(shè)備，數(shù)據(jù)吞吐量達(dá)到了 100Mb/s。如果信號只朝向一個(gè)方向發(fā)射，LED燈管，速率將提高到 155Mb/s。
但是 Haas 說，限于當(dāng)前的 LED 技術(shù)以及把 LED 燈同時(shí)當(dāng)發(fā)射器和接收器，所以速度并不算快。聯(lián)合課題組的成員其實(shí)已經(jīng)開發(fā)出了更好的 LED 燈泡，這盞光輸出只有 5 毫瓦的 LED 燈，而且還使用了一個(gè)高帶寬二極管作為接收器，其數(shù)據(jù)傳輸速率已經(jīng)接近 4Gb/s。在使用簡單的透鏡進(jìn)行距離增強(qiáng)之后，這盞 LED 燈在 10 米范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)傳輸速率可以達(dá)到 1.1Gb/s。Haas 還表示，他們將很快把速率提高到 15Gb/s。802.11ad Wi-Fi 標(biāo)準(zhǔn)使用 60GHz 射頻波段，速率大約為 7Gb/s，所以，Li-Fi 光無線網(wǎng)的速率是其速率的兩倍。
他們使用了雪崩光電二極管（avalanche photodiode）來作為 Li-Fi 設(shè)備的無線信號接收器。在雪崩光電二極管中，單個(gè)光子撞擊接收器的時(shí)候會激起電子“雪崩”，增加了信號的強(qiáng)度。Haas 的團(tuán)隊(duì)在 Li-Fi 研發(fā)中心開發(fā)了第一片集成雪崩光電二極管 CMOS 的 Li-Fi 接收器。這片只有 7.8 平方毫米的芯片上有 49 個(gè)二極管。
與此同時(shí)，德國的弗勞恩霍夫研究所在 2014 年的慕尼黑電子交易會上展示了 Li-Fi 無線熱點(diǎn)。弗勞恩霍夫研究所該項(xiàng)目的負(fù)責(zé)主任 Frank Deicke 表示，這一系統(tǒng)更像是紅外線系統(tǒng)，目標(biāo)工業(yè)客戶而非普通消費(fèi)者。該熱點(diǎn)發(fā)射點(diǎn)對點(diǎn)的數(shù)據(jù)連接，LED筒燈，速率可到 1Gb/s。
Deicke 說，“傳輸速率超過 USB 線。對于絕大多數(shù)無線技術(shù)，工程照明，比如 Wi-Fi 和藍(lán)牙來說，能超過 USB 都是很大的挑戰(zhàn)。”Deicke 表示，該技術(shù)還有另外一大優(yōu)勢，Wi-Fi 信號傳輸?shù)难舆t一般都是按毫秒來計(jì)算的，而 Li-Fi 的延遲是按微秒來計(jì)算的（1000 微秒 = 1 毫秒）。在工業(yè)應(yīng)用中，數(shù)據(jù)傳輸需要經(jīng)過傳感器、促動(dòng)器、控制單元，因此低延遲，高速率的 Li-Fi 比 Wi-Fi 更有用。他說，“我們不想取代 Wi-Fi 技術(shù)。這不是我們的目標(biāo)。”
但是 Deicke 表示 Li-Fi 可以補(bǔ)充包括 Wi-Fi 和以太網(wǎng)在內(nèi)的現(xiàn)有的通訊技術(shù)。到目前為止，他的團(tuán)隊(duì)并未將技術(shù)應(yīng)用于常見的燈泡上。
歐洲的科研人員和網(wǎng)絡(luò)公司正準(zhǔn)備將 Li-Fi 技術(shù)推往消費(fèi)市場。這一伙人正著手于一個(gè)名為“高級融合且以管理創(chuàng)新網(wǎng)絡(luò)設(shè)計(jì)（ACEMIND）”的項(xiàng)目，可以幫助用戶管理家庭或者小企業(yè)的本地網(wǎng)絡(luò)。ACEMIND 包括了多個(gè)項(xiàng)目，測試了不同的技術(shù)，CE認(rèn)證，其中就包括 Li-Fi。參與該項(xiàng)目的雅典大學(xué)科研人員 Dmitris Katsianis 認(rèn)為，Li-Fi 技術(shù)在未來 5 年能進(jìn)入實(shí)用階段。“Li-Fi 在一些電磁敏感場所具備很大的優(yōu)勢，比如醫(yī)院、機(jī)艙、電站等。”
Haas 則將目標(biāo)放在了更大的市場上。他希望 LED 燈能從光的來源不斷進(jìn)化，就像當(dāng)年的手機(jī)一樣，企業(yè)資訊，現(xiàn)在已經(jīng)進(jìn)化成了移動(dòng)計(jì)算設(shè)備。“在未來的 25 年里，建筑照明， led室內(nèi)照明，家中的每個(gè)燈泡都將像今天的手機(jī)一樣具備計(jì)算能力。未來，大功率led照明，照明只是燈泡的一種功能而已。”
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