LED可見光照亮通信“死角”

在飛機(jī)上打電話、上網(wǎng)，在醫(yī)院儀器設(shè)備區(qū)或礦井中使用手機(jī)，在隧道、地鐵里順暢通話……長(zhǎng)期以來，上述場(chǎng)所就是通信技術(shù)覆蓋盲區(qū)或信號(hào)薄弱區(qū)域，身處其中的人盡管有通信需求，也不得不屈從于目前的科技水平。

難道這些通信“死角”，真的將永遠(yuǎn)成為盲區(qū)?

答案是否定的。“人們?cè)谶@些區(qū)域的通信需求，完全可以通過LED可見光通信來滿足。”清華大學(xué)電子工程系教授徐正元說，實(shí)現(xiàn)這些想法指日可待，這些場(chǎng)景將成為你我的工作、生活常態(tài)。

可見光通信是一項(xiàng)新興的基于白光LED的無線光通信技術(shù)，能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)綠色照明和通信的雙重功能，是近幾年無線光通信中最熱門的研究方向之一。

LED燈具有高速電調(diào)制性能，可通過肉眼不可察的高速明暗閃爍信號(hào)傳輸信息，這就是LED燈能夠在正常照明顯示的同時(shí)，作為通信光源實(shí)現(xiàn)可見光泛在高速通信的根本原因。也就是說，只要有LED照明光的場(chǎng)所，就能夠?qū)崿F(xiàn)隨時(shí)隨地通信。

此外，LED可見光通信具有發(fā)射功率高、不占用無線電頻譜、不受電磁干擾困擾、無電磁輻射、私密安全、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，大大節(jié)省了通信系統(tǒng)成本，提高了系統(tǒng)容量。

LED可見光通信研究在國(guó)外已經(jīng)有十多年的歷史，在某些方面有了較高的技術(shù)水平。在我國(guó)，這項(xiàng)研究雖已取得一定成果，但距離國(guó)際先進(jìn)水平和大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，仍存在一定差距。

徐正元教授正是為了推動(dòng)國(guó)內(nèi)無線光通信技術(shù)的研究和應(yīng)用，于2010年毅然回國(guó)。在這之前，他留美十幾年，任美國(guó)加州大學(xué)終身教授，在無線光通信、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和LED智能照明研究方面頗有建樹。他甚至于2009年?duì)款^創(chuàng)立了加州大學(xué)泛在光通信研究中心，并出任主任，得到了美國(guó)國(guó)防部、大型企業(yè)的支持，事業(yè)發(fā)展前途樂觀廣闊。

盡管如此，徐正元教授還是選擇了回國(guó)。2010年，在國(guó)家“千人計(jì)劃”的支持下，徐教授落戶清華。談起原因，他說，一為推動(dòng)國(guó)內(nèi)LED可見光通信技術(shù)的發(fā)展，二為回報(bào)母校清華大學(xué)的培育之情。

回國(guó)后，徐正元教授迅速在清華大學(xué)創(chuàng)建了無線光信息系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室，利用自己的研究經(jīng)驗(yàn)，致力于推動(dòng)相關(guān)研究走上正軌。實(shí)驗(yàn)室定位于涵蓋寬光譜無線光和無線通信、網(wǎng)絡(luò)、成像、傳感、定位/導(dǎo)航、智能交通、物聯(lián)網(wǎng)等多方向的科學(xué)研究。

同時(shí)，徐教授利用自己十幾年海外經(jīng)歷中積累的研究和人脈資源，帶領(lǐng)實(shí)驗(yàn)室在短時(shí)間內(nèi)與多位國(guó)際國(guó)內(nèi)知名學(xué)者和相關(guān)企業(yè)建立了聯(lián)系，并開展了廣泛的合作交流。

徐正元教授表示，可見光通信的研究和應(yīng)用并不是要取代現(xiàn)有無線技術(shù)，而是作為它們的有效補(bǔ)充應(yīng)用于當(dāng)前因?qū)ι漕l無線通信敏感而無法實(shí)施的場(chǎng)合，也就是文章開頭提到出于安全考慮屏蔽手機(jī)信號(hào)的醫(yī)院、機(jī)艙、礦井，信號(hào)衰減強(qiáng)度大的地鐵、隧道、水下等。

據(jù)了解，飛機(jī)飛行期間不允許使用手機(jī)的原因，是手機(jī)發(fā)出的無線信號(hào)會(huì)干擾飛行員與機(jī)場(chǎng)無線電的聯(lián)系和飛機(jī)羅盤的正確性，造成安全隱患。而采用LED光源就不會(huì)存在這樣的問題，“只需在飛機(jī)上加裝一個(gè)中央控制器，就可以將座位上方的LED閱讀燈作為網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)實(shí)現(xiàn)通信信號(hào)的連接，不僅可以打電話，還能上網(wǎng)。”徐正元教授透露，目前這一技術(shù)正在進(jìn)行各項(xiàng)指標(biāo)的反復(fù)試驗(yàn)，飛機(jī)無通信時(shí)代的終結(jié)指日可待。

同樣，LED可見光通信也適用于礦井中。在礦工頭盔上安裝LED燈，除了實(shí)現(xiàn)固有的照明功能外，還可實(shí)現(xiàn)礦工之間的“交流”。“而且，利用礦井下隧道照明燈還能接入網(wǎng)絡(luò)，及時(shí)將礦下數(shù)據(jù)與地面進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現(xiàn)礦工位置的定位和礦下的監(jiān)控，讓礦場(chǎng)越來越智能。”徐正元教授介紹，這一科研成果目前在實(shí)驗(yàn)室里已經(jīng)成熟，計(jì)劃開始在部分礦企里投入使用。

另外，LED可見光通信還可應(yīng)用于智能交通系統(tǒng)。“在車身裝配LED燈，車與車之間、車與交通燈和路燈之間就能夠?qū)崿F(xiàn)通信。司機(jī)在駕駛過程中可以獲取最及時(shí)的交通、道路或位置信息，選擇最佳駕車路線，避免碰撞，保證順暢交通。此外，還可以實(shí)現(xiàn)車輛的身份識(shí)別，便于管理。”

再者，LED可見光通信在用戶密集區(qū)大容量通信方面也優(yōu)勢(shì)明顯，各用戶之間信號(hào)相互不產(chǎn)生干擾，有別于WiFi的相互干擾對(duì)系統(tǒng)整體容量的限制。

“作為一種新型無線通信手段，泛在性、廣覆蓋性等優(yōu)勢(shì)為L(zhǎng)ED無線光通信的發(fā)展提供了無限可能的空間，它必將為我們帶來更加舒適、便捷、智能化的生活。”面對(duì)未來，徐正元教授滿懷信心，認(rèn)為無線光通信前途無限光明?，F(xiàn)在他們要做的，是加快研究步伐，以成熟的技術(shù)和產(chǎn)品，滿足綠色節(jié)能LED照明和顯示的廣泛的信息化應(yīng)用需求，為譜出無線光通信的華美樂章寫下一個(gè)個(gè)音符。