可見光通信技術

1、可見光通信技術電工（2）班 金越 鮑文目錄概念1特點2發(fā)展現(xiàn)狀3發(fā)展前景401什么是可見光通信技術Part One可見光通信技術(Visible Light Communication，VLC)是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方式。LED可見光通信是基于可見光發(fā)光二極管(Light Emitting Diode，LED)比熒光燈和白熾燈切換速度快的特點，利用配備LED的室內外大型顯示屏、照明設備、信號器和汽車前尾燈等發(fā)出的用肉眼觀察不到的高速調制光波信號來對信息調制和傳輸，然后利用光電二極管等光電轉換器件接收光載波信號并獲得信息

2、。無論應用于室內還是室外的可見光LED通信系統(tǒng)，在其物理實現(xiàn)上均分為光信號發(fā)射和光信號接收兩部分。光信號發(fā)射部分包括：將信號源信號轉換成便于光信道傳輸?shù)碾娦盘柕妮斎牒吞幚黼娐贰㈦娦盘栕兓{制成光載波強度變化的LED可見光驅動調制電路。光信號接收部分包括：能對信號光源實現(xiàn)最佳接收的光學系統(tǒng)、將光信號還原成電信號的光電探測器和前置放大電路、將電信號轉換成可被終端識別的信號處理和輸出電路。無需WIFI信號，就可在路燈下花0.2秒的時間下載一部電影基于可見光通信技術的汽車自動剎車系統(tǒng)可見光通信救生手電可見光通信技術有什么特點A A通信速度可達每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆傳播速度快B B無需WiFi信號，點一盞

3、LED燈就能上網(wǎng)可替代WIFI設備C C未來無線通信的首選安全又經(jīng)濟 與目前使用的無線局域網(wǎng)（無線LAN）相比，“可見光通信”系統(tǒng)可利用室內照明設備代替無線LAN局域網(wǎng)基站發(fā)射信號，其通信速度可達每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆，未來傳輸速度還可能超過光纖通信。利用專用的、能夠接發(fā)信號功能的電腦以及移動信息終端，只要在室內燈光照到的地方，就可以長時間下載和上傳高清晰畫像和動畫等數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還具有安全性高的特點。用窗簾遮住光線，信息就不會外泄至室外，同時使用多臺電腦也不會影響通信速度。由于不使用無線電波通信，對電磁信號敏感的醫(yī)院等部門可以自由使用該系統(tǒng)。 無需WiFi信號，點一盞LED燈就能上網(wǎng)。一種利用屋內

4、可見光傳輸網(wǎng)絡信號的國際前沿通訊技術。將網(wǎng)絡信號接入一盞1W的LED燈珠，燈光下的4臺電腦即可上網(wǎng)，最高速率可達3.25G，平均上網(wǎng)速率達到150M，堪稱世界最快的“燈光上網(wǎng)”?？梢姽馔ㄓ嵄环Q為Lifi。 無線電信號傳輸設備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高，比如手機，全球數(shù)百萬個基站幫助其增強信號，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國內LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片，便可讓燈泡變成無線網(wǎng)絡發(fā)射器?？梢姽馔ㄓ嵃踩纸?jīng)濟?？蒲腥藛T不僅在實驗室環(huán)境中利用可見光傳輸網(wǎng)絡信號，并且實現(xiàn)能夠“一

5、拖四”，即點亮一盞小燈，4臺電腦即可同時上網(wǎng)、互傳網(wǎng)絡信號。光和無線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網(wǎng)絡信號的基本原理是一致的。給普通的LED燈泡裝上微芯片，可以控制它每秒數(shù)百萬次閃爍，亮了表示1,滅了代表0。由于頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化。二進制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號并進行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過一套特制的接收裝置傳輸信號。有燈光的地方，就有網(wǎng)絡信號。關掉燈，網(wǎng)絡全無。與現(xiàn)有WiFi相比，未來的可見光通訊安全又經(jīng)濟。WiFi依賴看不見的無線電波傳輸，設備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強；無線信號穿墻而過，網(wǎng)絡信息不安全。這些安全隱患，在可見光

6、通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡設置又幾乎不需要任何新的基礎設施。發(fā)展現(xiàn)狀國際發(fā)展現(xiàn)狀1 1國內發(fā)展現(xiàn)狀2 2全球下一代光通信網(wǎng)絡系統(tǒng)市場競爭分析在此處輸入您的文本，或者將您的文本粘貼到此處輸入標題在此處輸入您的文本，或者將您的文本粘貼到此處輸入標題可見光通信的研究最早在日本開展。早在2000 年，中川研究室的等人就對基于白光的可見光通信信道進行了初步的數(shù)學分析和仿真計算，分析了白光作為室內照明和通信光源的可能性。2002 年，中川研究室的研究人員又對可見光通信系統(tǒng)展開了具體的分析，包括光源屬性、信道模型、噪聲模型、室內不同位置的信噪

7、比分布等。2003 年，在中川正雄的倡導下，日本可見光通信聯(lián)合體成立，并吸引了一大批研究單位及企業(yè)參與，包括NEC、Sony、Toshiba、等。VLCC關于可見光通信的研究范圍比較寬廣，根據(jù)具體的應用場景可分為室內移動通信、可見光定位、可見光無線局域網(wǎng)接入、交通信號燈通信、水下可見光通信等?！啊睔W洲的OMEGA 計劃也對可見光通信展開了深入的研究。OMEGA 計劃由歐洲的20 多家大學科研單位和企業(yè)組成，它的目標是發(fā)展出一種全新的能夠提供寬帶和高速服務的室內接入網(wǎng)路。OMEGA 計劃計劃把可見光通信技術列為重要的高速接入技術之一，并且已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。2009年，牛津大學的Brien

8、 等人利用均衡技術實現(xiàn)了100 Mbit/s的通信速率；2010年，他們又利用多輸入多輸出和正交頻分復用技術(OFDM)技術，實現(xiàn)了220 Mbit/s的傳輸速率。2010年在OMEGA 計劃的年會上展出的室內可將光通信演示系統(tǒng)的通信速率達到了100 Mbit/s，該系統(tǒng)利用房間天花板上的16個白光LED 通信，完成了4 路高清視頻的實時廣播。在2010年1月，德國Heinrich Hertz 實驗室的科研人員創(chuàng)造了可見光通信速率的世界紀錄，他們利用普通商用的熒光白光LED 搭建的可見光通信系統(tǒng)達到了513 Mbit/s 的通信速率，并且他們通過分析認為該系統(tǒng)的通信速率還有提升的空間，可達到甚

9、至1 000 Mbit/s。2此處輸入副標題可見光通信（1） 照明與通信（2）視覺信號與數(shù)據(jù)傳輸（3）顯示與數(shù)據(jù)通信（4）室內定位應用領域(1)高調制帶寬的LED 光源(2)LED的大電流驅動和非線性效應補償技術(3)光源的布局優(yōu)化(4)高靈敏度的廣角接收技術(5)消除碼間干擾的技術研究趨勢照明與通信白光LED 可以同時被用于照明與通信，因此信息可以在室內環(huán)境下進行廣播，并同時滿足照明的需求。此外，可見光通信還可以實現(xiàn)手持終端之間的點對點通信，由于發(fā)散角較小，因此可以有效地降低傳輸損耗，實現(xiàn)高速通信。 顯示與數(shù)據(jù)通信信號燈在航海和地面交通等領域有著非常廣泛的應用，它通過顏色的變化來給人們提供信號，而將數(shù)據(jù)通信與信號燈相結合則可以為交通管理提供更好的安全性和可靠性。目前，基于可見光通信的信號燈已有若干演示系統(tǒng)，如將數(shù)據(jù)由交通燈傳遞給汽車，或將數(shù)據(jù)在汽車與汽車之間傳遞等?！啊眰鹘y(tǒng)的衛(wèi)星定位方法很難實現(xiàn)室內移動用戶的精確定位，而可見光通信則可以將用戶的位置信息通過照明設施來進行傳遞，從而實現(xiàn)精準的室內定位。目前，基于可見光通信的諸多室內定位方案已經(jīng)被提出，日本的VLCC 則已經(jīng)實