光學(xué)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)取代WiFi：用LED燈發(fā)射信號上網(wǎng)(2)

“物聯(lián)網(wǎng)”2050 年可行性報告

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的定義是：通過(guò)射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現智能化識別、定位、跟蹤、監控和管理的一種網(wǎng)絡(luò )。

物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式?？梢哉f(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿(mǎn)智能化的世界。具體地說(shuō)，就是把感應器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現人類(lèi)社會(huì )與物理系統的整合。在此基礎上，人類(lèi)可以以更加精細和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達到“智慧” 狀態(tài)。

聯(lián)聯(lián)看

物物相聯(lián)讓世界充滿(mǎn)智慧

一杯牛奶擺在面前，眼睛看到的是杯子，鼻子聞到的是奶香，嘴巴嘗到的是甜味，用手摸一下有溫度……感官的感知綜合在一起時(shí)人便得出了這一杯牛奶的判斷。假如把牛奶的感知信息傳上互聯(lián)網(wǎng)，使得人通過(guò)網(wǎng)絡(luò )隨時(shí)了解牛奶的情況，這就是“物聯(lián)網(wǎng)”。

如果說(shuō)，現在以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò )技術(shù)，能將人與人、人與物聯(lián)系在一起，編織出一張二維網(wǎng)絡(luò )。將來(lái)的世界，網(wǎng)絡(luò )將呈現三維立體結構———讓人體驗到物與物之間全面互聯(lián)、每件物品都被賦予智慧的未來(lái)生活。在上海舉行的世博會(huì )上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應用比比皆是。

冰箱 幫你買(mǎi)可樂(lè )

當冰箱中的食物存量不足時(shí)，它會(huì )自動(dòng)給你提示，并告知超市的商品信息；當在冰箱中放入一瓶紅酒時(shí)，它會(huì )自動(dòng)顯示這瓶紅酒的產(chǎn)地、年份等信息……這就是“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”為我們構建的未來(lái)生活圖景。

世博會(huì )山東館里展示著(zhù)這么一臺會(huì )“說(shuō)話(huà)”，會(huì )“購物”的“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”。當你從“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”里取出僅剩的一瓶可口可樂(lè )時(shí)，“冰箱”會(huì )“開(kāi)口”提醒主人，需要及時(shí)填充新的可樂(lè )。更令人難以想象的是，“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”顯示屏上居然出現了超市新到可樂(lè )的銷(xiāo)售信息，以及新可樂(lè )的產(chǎn)地、生產(chǎn)時(shí)間、保質(zhì)期和營(yíng)養成分等相關(guān)信息。在點(diǎn)擊屏幕上想買(mǎi)的商品后，購物信息會(huì )通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送給用戶(hù)提前設定的超市，完成網(wǎng)上購物。

據了解，這臺具有超級智慧的冰箱，還能根據人們日常取用食物的頻率和習慣，為主人提供健康綠色的食譜和生活方案。此外，用戶(hù)還可以通過(guò)冰箱實(shí)現可視電話(huà)通訊、瀏覽網(wǎng)上資訊、觀(guān)看視頻等多項生活及娛樂(lè )功能。“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”是智能化的家電，它就像一個(gè)被賦予了生命的家電，能讓我們充分體會(huì )到未來(lái)生活的神奇。

洗衣機 自動(dòng)錯峰用電

一種可以節約電費的洗衣機與國家電網(wǎng)館一起出現在上海世博會(huì )上。該款洗衣機與家庭電網(wǎng)連接，主動(dòng)錯過(guò)用電高峰期，在這一過(guò)程中并不需要用戶(hù)插手。該款產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)就是為用戶(hù)節約時(shí)間和能源，減少開(kāi)支。
　　此外，這種洗衣機還能“聽(tīng)”手機的“指揮”。通過(guò)任何手機發(fā)送一條“洗衣機開(kāi)”的短信給洗衣機，即可接通電源按設定好的程序洗衣服。發(fā)送“洗衣機關(guān)”則可以終止洗衣機運轉。

據介紹，該應用體現了物聯(lián)網(wǎng)的前景———洗衣機內置無(wú)線(xiàn)信號接收模塊（網(wǎng)卡），與同樣“存在”于物聯(lián)網(wǎng)的手機連接，輕松實(shí)現智能家居生活。據了解，添加該網(wǎng)卡成本僅增添幾十元。

未來(lái)LED不再只能照明 光學(xué)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)取代WiFi

據悉，美國政府資助一項“智慧照明”，倡議探索把無(wú)線(xiàn)通信能力嵌入未來(lái)的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點(diǎn)。這項投資額1億8500萬(wàn)美元、為期10年的美國國家科學(xué)基金計劃，涉及超過(guò)30所大學(xué)的研究人員。其中，包括波士頓大學(xué)、位于紐約的Rensselaer理工學(xué)院以及位于美國新墨西哥州中部大城的新墨西哥大學(xué)。

該“智慧照明”倡議探索，采用可見(jiàn)光束實(shí)現無(wú)線(xiàn)電設備與基于LED的照明設備之間的通信?；贚ED的方案也可以被用于在LED的應用日益增多的汽車(chē)之間進(jìn)行通信。整個(gè)目標是把通信能力構建在所有的LED照明之中，與此同時(shí)，減輕RF頻帶的擁擠程度。

波士頓大學(xué)教授Thomas Little說(shuō)，“采用紅外線(xiàn)進(jìn)行通信有著(zhù)很長(cháng)的歷史，紅外線(xiàn)資料協(xié)會(huì )IRDA多年以前就已經(jīng)為PDA、打印機以及筆記本計算機構建了通信協(xié)議。我們現在正在做的事情就是抓住這個(gè)機會(huì )，把聯(lián)網(wǎng)功能嵌入LED照明革命之中。隨著(zhù)白熾燈和日光燈被取代，我們希望把聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嵌入LED照明之中。”

目前，采用紅外線(xiàn)LED的、基于LED的通信功能，如遙控功能，將適合于采用可見(jiàn)光，以便于在數字設備中的收發(fā)器能夠與照明設備進(jìn)行通信。這些照明設備將經(jīng)由有線(xiàn)設備接入互聯(lián)網(wǎng)。跟必須在所有用戶(hù)之間共享頻譜的、基于RF的WiFi接入點(diǎn)不同，通過(guò)可見(jiàn)光的視距通信可能使得不同的數據流能夠被饋入每一臺設備。

據了解，研究人員們已經(jīng)對不同的調制方案進(jìn)行了實(shí)驗，包括采用標準二進(jìn)制編碼、不歸零編碼器、脈沖編碼調制和脈沖密集調制的各種編碼器。他們聲稱(chēng)，這些方案只要數據率高于900 KHz，每一種均可在工作情況下感覺(jué)不到光線(xiàn)閃爍。2009年將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，它將采用最新的LED以及發(fā)光二極管來(lái)處理發(fā)射和接收功能。研究人員還計劃開(kāi)發(fā)最終可制成可見(jiàn)光收發(fā)器的新的半導體技術(shù)。

Thomas Little教授表示，“作為系統的一個(gè)組成部分，我們需要的接收器通常采用發(fā)光二極管制成，”一種方案就是“采用同一只具有反偏置的LED，并且在效果上，作為制造工藝的一個(gè)組成部分，使得LED的一部分作為接收器，而另一部分作為發(fā)射器。”

目前，波士頓大學(xué)已經(jīng)建立了一個(gè)發(fā)布關(guān)于智慧照明傳輸倡議的網(wǎng)站。該小組也將采用多種光波長(cháng)進(jìn)行試驗，以利用構成白光的不同色彩的光線(xiàn)對多條數據流進(jìn)行編碼。光極化也將是利用可見(jiàn)光進(jìn)行多任務(wù)通信策略的重點(diǎn)。波士頓大學(xué)將把重點(diǎn)放在系統級問(wèn)題上，包括計算機聯(lián)網(wǎng)應用的開(kāi)發(fā)。半導體設備開(kāi)發(fā)將由Rensselaer理工學(xué)院和新墨西哥大學(xué)的研究人員們解決。

中科院研發(fā)LED燈光上網(wǎng)：燈下可連接無(wú)線(xiàn) 速率2Mbps

LED路燈、LED顯示屏，LED作為一種節能照明設備已逐漸走進(jìn)我們的生活。但是你可知道，通過(guò)LED發(fā)出的光線(xiàn)可以連接寬帶網(wǎng)絡(luò )，這在目前的科學(xué)研究中已成為事實(shí)。記者昨天從中科院半導體研究所獲悉，該所對于半導體照明信息網(wǎng)的研究已取得重大突破。

燈下即可無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)

一臺筆記本電腦置于燈光的照射之下，沒(méi)有網(wǎng)線(xiàn)連接，沒(méi)有無(wú)線(xiàn)網(wǎng)卡，但流暢的網(wǎng)絡(luò )視頻仍在播放著(zhù)……這是昨天發(fā)生在中科院半導體所的半導體照明與信息化示范館內的一幕。為什么會(huì )出現這樣的情況？光電系統實(shí)驗室的段靖遠博士伸手一指，說(shuō)它的奧秘就在于天花板上藍色的LED照明燈。

他介紹，網(wǎng)絡(luò )信號正是通過(guò)燈光傳輸給電腦的。通過(guò)這種方式，目前上網(wǎng)最大傳輸速率可以達到每秒2兆。

除了連接網(wǎng)絡(luò )外，LED燈還能充當各種家用電器的指揮官。該所的陳雄斌博士介紹，目前他們已實(shí)現了對多種電器的開(kāi)關(guān)和調節的控制。這兩項技術(shù)也已分別在世博會(huì )的航空館和滬上生態(tài)家館進(jìn)行了展示。

高速開(kāi)關(guān)傳輸信息

LED燈是如何通過(guò)光線(xiàn)傳輸網(wǎng)絡(luò )信號和控制信號呢？專(zhuān)家介紹，LED燈是新型的照明設備，與傳統照明設備不同，它不僅省電，還可以通過(guò)高速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出調制過(guò)的信號，完成信息和指令的傳輸。

不停的開(kāi)關(guān)動(dòng)作會(huì )不會(huì )影響正常的照明使用呢？答案是否定的?？蒲腥藛T介紹，每秒開(kāi)關(guān)的速度可達200萬(wàn)次，肉眼根本無(wú)法感覺(jué)到。

克服航班上網(wǎng)難題

現在人們享受無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )便捷服務(wù)的同時(shí)，也在時(shí)刻擔心它所產(chǎn)生的電磁波可能會(huì )對人體產(chǎn)生不利影響，而用環(huán)保的LED燈光上網(wǎng)卻能徹底消除這一顧慮。沒(méi)有電磁波就不會(huì )對周邊電子設備造成干擾，飛機內無(wú)線(xiàn)上網(wǎng)難題也將得到解決，甚至在水下，一束照進(jìn)來(lái)的LED燈光，就可以完成網(wǎng)絡(luò )信號高速傳輸。

專(zhuān)家介紹，和目前的無(wú)線(xiàn)技術(shù)相比，LED燈光上網(wǎng)還只是一只潛力股。由于它特殊的信息傳輸方式，在未來(lái)能夠達到每秒上G的接入速度。據了解，目前美國、日本和歐洲都開(kāi)始了關(guān)于LED無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的研發(fā)，這可能會(huì )成為未來(lái)科技發(fā)展的重要方向。