用灯泡能上网,是真的吗?新科技可见光通信技术

       在日常生活中,灯泡给了我们无处不在的照明。除了照明,如果有人告诉你灯泡可以通信,通信速度还是很高,你相信还是不相信?

       灯泡通信是一件很新奇的事,它得益于令人浮想联翩的新科技——可见光通信技术。

用灯泡能上网,是真的吗?新科技可见光通信技术

       在网上搜索可见光通信技术,可以看到各种报道,包括2010年上海世博会中国人的展示和外国人的展示TED上述介绍,美国时代周刊LiFi中国央视光怪路由……

       如果你关注可见光通信系统的速率指标,你会发现科研团队的成果是否正确10Mbps、100Mbps、Gbps还是数十Gbps,都能被称为国际先进。

       要客观评价这种新型无线通信技术的研究进展,必须学习一些通信技术的基础知识。

       作为一名从事可见光通信技术研究的一线研究人员,我将以中国科学院半导体研究所的一项研究成果为例,简单地普及可见光通信的新型无线通信技术。

       在中国科学院官方网站上,半导体研究所可见光通信技术的研究成果如下:

       基于1瓦荧光白光LED[1]和PIN探测器[2]在OOK调制下单路[3]实时[4]传输平均速率[5]610Mbps,在传输距离6.2平均误码率[6]为米3.5e-5量级,远低于前向纠错的误码率上限要求3.8e-3。

       该网站还附上了安捷伦误码率测试仪[7]81250的测试结果,如下图所示。

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       让我们逐一解读上述段落中的几个关键词。

       1瓦荧光白光LED”

       荧光白光是目前常用的半导体照明光源LED,由于荧光不适合高速光通信,有些人会使用不含荧光的蓝光LED,甚至使用三个芯片RGB三基色LED或者四个芯片RGBY四色LED,利用波分复用实现多芯片速率的累积。

四种半导体照明光源(点击图片放大)

       “PIN探测器”

       根据器件结构,半导体光探测器最常用PIN探测器和APD探测器。APD探测器具有雪崩放大功能,可实现微弱光信号的探测,可有效延长光通信系统的通信距离,价格昂贵。PIN虽然探测器很便宜,但它信号放大功能,对最小信号光功率要求很高。

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PIN探测器和APD探测器

       “单路”

       单路是多色光波分复用或多个通道LED空分复用是多通道通信,多通道通信速率累积是系统通信速率。

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单通道传输和多通道传输

       “实时”

       实时相对于离线,离线处理必须是非实时通信,因为它只能发送数据包,不能连续发送和处理数据包,实时可以连续传输和处理,如果你想做一个隐喻,实时通信就像水管排水,离线处理是扔瓶装水。

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实时通信和非实时通信就像一个是自来水管放水,另一个是扔瓶装水

       平均速率

       所谓平均速率,就是通信系统每秒连续工作一段时间(比如2小时)传输多少比特信息。峰值最高速率是某一时刻的最高速率,可以比作最辉煌的时刻。

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平均速率和分值速率

       平均误码率

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