LED可見(jiàn)光照亮通信“死角”

在飛機上打電話(huà)、上網(wǎng)，在醫院儀器設備區或礦井中使用手機，在隧道、地鐵里順暢通話(huà)……長(cháng)期以來(lái)，上述場(chǎng)所就是通信技術(shù)覆蓋盲區或信號薄弱區域，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”，真的將永遠成為盲區?

答案是否定的。“人們在這些區域的通信需求，完全可以通過(guò)LED可見(jiàn)光通信來(lái)滿(mǎn)足。”清華大學(xué)電子工程系教授徐正元說(shuō)，實(shí)現這些想法指日可待，這些場(chǎng)景將成為你我的工作、生活常態(tài)。

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

LED燈具有高速電調制性能，可通過(guò)肉眼不可察的高速明暗閃爍信號傳輸信息，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)現可見(jiàn)光泛在高速通信的根本原因。也就是說(shuō)，只要有LED照明光的場(chǎng)所，就能夠實(shí)現隨時(shí)隨地通信。

此外，LED可見(jiàn)光通信具有發(fā)射功率高、不占用無(wú)線(xiàn)電頻譜、不受電磁干擾困擾、無(wú)電磁輻射、私密安全、節約能源等優(yōu)點(diǎn)，大大節省了通信系統成本，提高了系統容量。

LED可見(jiàn)光通信研究在國外已經(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，這項研究雖已取得一定成果，但距離國際先進(jìn)水平和大規模產(chǎn)業(yè)化應用，仍存在一定差距。

徐正元教授正是為了推動(dòng)國內無(wú)線(xiàn)光通信技術(shù)的研究和應用，于2010年毅然回國。在這之前，他留美十幾年，任美國加州大學(xué)終身教授，在無(wú)線(xiàn)光通信、網(wǎng)絡(luò )技術(shù)和LED智能照明研究方面頗有建樹(shù)。他甚至于2009年牽頭創(chuàng )立了加州大學(xué)泛在光通信研究中心，并出任主任，得到了美國國防部、大型企業(yè)的支持，事業(yè)發(fā)展前途樂(lè )觀(guān)廣闊。

盡管如此，徐正元教授還是選擇了回國。2010年，在國家“千人計劃”的支持下，徐教授落戶(hù)清華。談起原因，他說(shuō)，一為推動(dòng)國內LED可見(jiàn)光通信技術(shù)的發(fā)展，二為回報母校清華大學(xué)的培育之情。

回國后，徐正元教授迅速在清華大學(xué)創(chuàng )建了無(wú)線(xiàn)光信息系統實(shí)驗室，利用自己的研究經(jīng)驗，致力于推動(dòng)相關(guān)研究走上正軌。實(shí)驗室定位于涵蓋寬光譜無(wú)線(xiàn)光和無(wú)線(xiàn)通信、網(wǎng)絡(luò )、成像、傳感、定位/導航、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)驗室在短時(shí)間內與多位國際國內知名學(xué)者和相關(guān)企業(yè)建立了聯(lián)系，并開(kāi)展了廣泛的合作交流。

徐正元教授表示，可見(jiàn)光通信的研究和應用并不是要取代現有無(wú)線(xiàn)技術(shù)，而是作為它們的有效補充應用于當前因對射頻無(wú)線(xiàn)通信敏感而無(wú)法實(shí)施的場(chǎng)合，也就是文章開(kāi)頭提到出于安全考慮屏蔽手機信號的醫院、機艙、礦井，信號衰減強度大的地鐵、隧道、水下等。

據了解，飛機飛行期間不允許使用手機的原因，是手機發(fā)出的無(wú)線(xiàn)信號會(huì )干擾飛行員與機場(chǎng)無(wú)線(xiàn)電的聯(lián)系和飛機羅盤(pán)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(wèn)題，“只需在飛機上加裝一個(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)現通信信號的連接，不僅可以打電話(huà)，還能上網(wǎng)。”徐正元教授透露，目前這一技術(shù)正在進(jìn)行各項指標的反復試驗，飛機無(wú)通信時(shí)代的終結指日可待。

同樣，LED可見(jiàn)光通信也適用于礦井中。在礦工頭盔上安裝LED燈，除了實(shí)現固有的照明功能外，還可實(shí)現礦工之間的“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)將礦下數據與地面進(jìn)行傳輸，從而實(shí)現礦工位置的定位和礦下的監控，讓礦場(chǎng)越來(lái)越智能。”徐正元教授介紹，這一科研成果目前在實(shí)驗室里已經(jīng)成熟，計劃開(kāi)始在部分礦企里投入使用。

另外，LED可見(jiàn)光通信還可應用于智能交通系統。“在車(chē)身裝配LED燈，車(chē)與車(chē)之間、車(chē)與交通燈和路燈之間就能夠實(shí)現通信。司機在駕駛過(guò)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(chē)路線(xiàn)，避免碰撞，保證順暢交通。此外，還可以實(shí)現車(chē)輛的身份識別，便于管理。”

再者，LED可見(jiàn)光通信在用戶(hù)密集區大容量通信方面也優(yōu)勢明顯，各用戶(hù)之間信號相互不產(chǎn)生干擾，有別于WiFi的相互干擾對系統整體容量的限制。

“作為一種新型無(wú)線(xiàn)通信手段，泛在性、廣覆蓋性等優(yōu)勢為L(cháng)ED無(wú)線(xiàn)光通信的發(fā)展提供了無(wú)限可能的空間，它必將為我們帶來(lái)更加舒適、便捷、智能化的生活。”面對未來(lái)，徐正元教授滿(mǎn)懷信心，認為無(wú)線(xiàn)光通信前途無(wú)限光明?，F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(mǎn)足綠色節能LED照明和顯示的廣泛的信息化應用需求，為譜出無(wú)線(xiàn)光通信的華美樂(lè )章寫(xiě)下一個(gè)個(gè)音符。