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LED照明灯创新无线通信最后一米0

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来源: 作者: 2019-03-13 11:45:05

载人数量超过500人的大型飞机内,乘客们在座位上用笔记本上、开视频会议、下载高清视频节目,单个座位需要很高的带宽。一些航空公司采用的Wi-Fi空中上方式还不足以支持大带宽业务,并且其射频信号对飞机与地面通信仍有影响,而且当飞机飞行高度低于海拔3000m时,该项服务会自动停止。

有没有一种更好的技术来解决这类问题呢?

答案是:有!

这就是来自中科院半导体所的“光学无线通信”领域的半导体照明通信技术,这样一种完全避免射频接入产生电磁干扰的通信新技术,使得机舱内无线上的“最后一米”,仅仅通过座位上方的LED照明灯就可以实现。

三个特殊性

据中科院半导体研究所副所长陈弘达博士介绍,该技术是半导体所依托中科院知识创新工程重要方向项目“半导体照明信息(S2-link)的研究”研发的,于2009年1月首次实现了采用LED灯作为接入点的互联接入,随后该技术于2009年11月在上海工博会获得成功展示,今年2月,半导体所成功研制出半导体照明通信系统第三代样机,络带宽达到2Mbit/s,今年5月,半导体照明通信系统在上海世博会的“航空馆”和“沪上·生态家”展示。

在实现方式上,半导体照明通信系统由接入控制器、照明LED灯和用户适配器三部分组成,通常安置在LED灯上方的接入控制器通过以太、卫星络等方式连接外部络,将通信信号通过LED灯转换为光信号,以照射的方式实现下行传输,用户适配器(以USB等方式连接电脑)接收到光信号后经过解码处理发送给用户电脑,用户适配器同时还可以利用红外光传输的方式,实现上行数据传输。

至于与Wi-Fi方式的区别,陈博士称,相对于Wi-Fi采用无线电信号进行信号传输,半导体照明通信系统下行信号采用连续的可见光传送信号,而上行采用猝发红外线传送数据,另外,在通信协议上也不尽相同,半导体照明通信系统通信协议虽然在设计时部分参考了现有互联通信协议,但是在编码方式、调制方式等方面均有不同。

正是因其“光学”特点,LED照明灯实现的无线通信凸出了三个特殊性,最大特点是完全避免了射频接入的电磁干扰,加之传输距离有限(1~3m)所以在飞机、医院等射频敏感领域比较适用,目前已经得到了国际上一些大型空客公司的关注;其次,半导体照明通信内,在LED灯的光照射范围内才能通信,而光线照射不到的地方没有信号,所以该技术具有高度保密性,有可能在某些保密场所得到应用;再次,LED灯本身发光效率高,绿色、环保,更加凸显了其“节能减排”的优越性。

国际上的提前布局

在国际范围内,此技术研究开发已经提早一步。

陈博士介绍,早在2007年12月,国际通信与电子工程师协会就成立了IEEE802.15委员会,以推进近距离通信技术标准化的工作,设立了可见光通信研究小组。日本、美国和韩国等发达国家和地区都投入了人力和物力,来进行半导体照明通信的研究与开发。

日本已成立了研究和推广可见光通信络的“可见光通信联盟”,利用发光二极管阵列已实现单管传输速率为5Mbit/s的数据传输。而美国成立了由波士顿大学、Rensselaer理工学院、新墨西哥大学组成的“LED智能照明中心”,已经开发出基于LED灯的点到点数据传输演示系统,并在2009年将传输速率提升到近10Mbit/s。其它代表性研究机构还有韩国的三星公司、英国的牛津大学、德国的西门子公司、法国电信等,均研发实现了基于白光LED的点到点通信。

对于该技术的潜力和未来商用问题,陈博士坦言,相比目前的射频无线技术,LED照明通信具有更大的带宽潜力,随着器件的改进,未来能够达到每秒几百兆到上G的接入速度,但是由于通信介质空间存在反射、漫射光等各种干扰光源,导致通信误码率偏高。为了保证可靠通信,中科院半导体研究所正在通过改进驱动电路、接收电路、光学系统及一些纠错编码技术,提高其传输质量和效率。

尽管潜力巨大,但这一新技术因系统尚不完善,元器件及系统集成还有问题亟待解决等原因,目前在国际以及国内都处于实验室阶段,离商用还有一定距离。

半导体照明技术体现绿色环保的同时无须新增专用络和频率许可证,同时具有一定的移动性,很有可能成为络“最后一米”的主要无线接入方式之一。

相关专题:上海世博会:信息通信引领科技生活

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