可见光通信技术介绍_可见光通信技术原理_可见光通信技术前景

　　可见光通信技术介绍

　　可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。

　　可见光通信技术的特点

　　与目前使用的无线局域网（无线LAN）相比，“可见光通信”系统可利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，未来传输速度还可能超过光纤通信。利用专用的、能够接发信号功能的电脑以及移动信息终端，只要在室内灯光照到的地方，就可以长时间下载和上传高清晰画像和动画等数据。该系统还具有安全性高的特点。用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至室外，同时使用多台电脑也不会影响通信速度。由于不使用无线电波通信，对电磁信号敏感的医院等部门可以自由使用该系统。

　　无需WiFi信号，点一盏LED灯就能上网。一种利用屋内可见光传输网络信号的国际前沿通讯技术在实验室成功实现。研究人员将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可上网，最高速率可达3.25G，平均上网速率达到150M，堪称世界最快的“灯光上网”。可见光通讯被称为Lifi 。

　　无线电信号传输设备存在很多局限性，它们稀有、昂贵、但效率不高，比如手机，全球数百万个基站帮助其增强信号，但大部分能量却消耗在冷却上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽，尤其在国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯。只要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片，便可让灯泡变成无线网络发射器。

　　可见光通讯安全又经济。科研人员不仅在实验室环境中利用可见光传输网络信号，并且实现能够“一拖四”，即点亮一盏小灯，4台电脑即可同时上网、互传网络信号。光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一致的。

　　给普通的LED灯泡装上微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1，灭了代表0。由于频率太快，人眼根本觉察不到，光敏传感器却可以接收到这些变化。二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑，通过一套特制的接收装置传输信号。有灯光的地方，就有网络信号。关掉灯，网络全无。与现有WiFi相比，未来的可见光通讯安全又经济。WiFi依赖看不见的无线电波传输，设备功率越来越大，局部电磁辐射势必增强；无线信号穿墙而过，网络信息不安全。这些安全隐患，在可见光通讯中“一扫而光”。而且，光谱比无线电频谱大10000倍，意味着更大的带宽和更高的速度，网络设置又几乎不需要任何新的基础设施。

　　可见光通信技术原理

　　利用光的明暗来编码信息。光源采用一种新时代的高亮度发光二极管（LED），LED亮了，就表示1，灭了就表示0。科学家哈斯声称通过在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，由于频率太快，人眼根本不会察觉到，但是光敏传感器可以接收到这些变化。就这样，二进制的数据就被快速地编码成灯光信号并进行了有效的传输。

　　可见光通信技术前景分析

　　目前室内无线通信能满足要求的最好选择就是白光LED。白光 LED在提供室内照明的同时，被用作通信光源有望实现室内无线高速数据接入。目前，商品化的大功率白光LED功率已经达到5W，发光效率也已经达到90lm/W，其发光效率（流明效率）已经超过白炽灯，接近荧光灯。白光LED的光效超过100lm/W并达到200lm/W（可以完全取代现有的照明设备）在不久的将来即可实现。因而LED照明光通信技术具有极大的发展前景，已引起人们的广泛关注和研究

　　1、智能交通系统的信息传输

　　智能交通系统经由及时接收并发送有关交通运行状况等相关信息，可达到减少交通拥堵、燃油消耗及交通事故等目的。图像处理有助于行车人员开展交通信号灯识别、障碍物检测等信息接收，属于智能交通系统中的一项关键技术。可见光通信技术结合高速数据图像传感器在智能交通系统中有着十分可观的应用前景。相关研究人员应用LED光及装置于汽车上的高帧速、高分辨力摄像机开展路边装置与车辆相互间的通信，研究结果得出，这一系统可于车辆在30km/h行车速度，及在35m范围内发出源自256个LEDs阵列组成光源发送来的数据的有效接受。

　　2、可见光通信高速数据传输

　　大数据量，诸如高速信息流下载、高清视频流传输等信息获取，已然转变成当今社会中必不可少的一部分。可见光通信技术可借助发散角度极小的关注开展数据传输，而可见光通信技术凭借其路径传输损耗相对低的特征，使得高度带宽的安全数据流接收、发送变得可实现。举例而言，欧洲OMEGA工程推出了一种有着100Mb/s的4个高清数据流的可见光通信数据传输。采取正交频分多路复用技术，经由若干个LED光源朝一定范围内光电二极管探测装置上开展数据传输。

　　3、可见光通信技术在航空领域的应用

　　可见光通信技术在航空领域的应用有着十分显著的优势。可见光LED在新一代商用飞机上得到广泛推广，依托可见光通信对原本电缆、光缆予以取代，可促进缩减重量和體积、减少成本及减轻电磁干扰等，波音商用飞机平台便在推进未来无限光网络方案的研究。

　　延伸阅读：我国可见光通信研究

　　经工业和信息化部测试认证，我国“可见光通信系统关键技术研究”近日获得重大突破，实时通信速率提高至50Gbps（比特每秒），相当于0．2秒即可完成一部高清电影的下载。

　　可见光通信是利用半导体照明（LED灯）的光线实现“有光照就能上网”的新型高速数据传输技术。可见光通信技术绿色低碳、可实现近乎零耗能通信，还可有效避免无线电通信电磁信号泄露等弱点，快速构建抗干扰、抗截获的安全信息空间。

　　我国信息领域著名专家、中国工程院院士邬江兴介绍说，目前，全球大约拥有440亿盏灯具构成的照明网络，数百亿的LED照明设备与其它设备融合将构筑一个巨大的可见光通信网。可以设想，未来实现大规模可见光通信后，每盏灯都可以当做一个高速网络热点，人们等车的时候在路灯下就可下载几部电影，在飞机、高铁上也可借助LED光源无线高速上网，满足室内网、物联网、车联网、工业4．0、安全支付、智慧城市、国防通信、武器装备、电磁敏感区域等网络末端无线通信需求，为互联网+提供一种崭新的廉价接入方法。

　　邬江兴预测，在未来数十年内，信息的传输量将超出现有无线电频谱的承载能力，可见光通信技术可有效突破无线电频谱资源严重匮乏的困局，是具有广阔应用前景的下一代无线通信技术之一，可形成万亿级年产值的战略性新兴产业。

　　高速传输一直是可见光通信领域研究的焦点课题之一，解放军信息工程大学于宏毅研发团队采用光学和电学相协同的处理方法，突破了可见光空间通道互干扰高效抑制等关键技术，进入集成化、微型化设计与实现阶段。这所大学是国内较早从事可见光通信技术研发的科研单位，2013年牵头承担了我国首个可见光863计划项目，并组建了“中国可见光通信产业技术联盟”。经过3年多的科技攻关，先后研发成功“可见光点播电视业务”“可见光新型无线广播”“可见光精确定位”等应用示范系统。