可見光通信技術(shù)

1、可見光通信技術(shù)電工（2）班 金越 鮑文目錄概念1特點(diǎn)2發(fā)展現(xiàn)狀3發(fā)展前景401什么是可見光通信技術(shù)Part One可見光通信技術(shù)(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(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信號(hào)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(diǎn)，利用配備LED的室內(nèi)外大型顯示屏、照明設(shè)備、信號(hào)器和汽車前尾燈等發(fā)出的用肉眼觀察不到的高速調(diào)制光波信號(hào)來(lái)對(duì)信息調(diào)制和傳輸，然后利用光電二極管等光電轉(zhuǎn)換器件接收光載波信號(hào)并獲得信息

2、。無(wú)論應(yīng)用于室內(nèi)還是室外的可見光LED通信系統(tǒng)，在其物理實(shí)現(xiàn)上均分為光信號(hào)發(fā)射和光信號(hào)接收兩部分。光信號(hào)發(fā)射部分包括：將信號(hào)源信號(hào)轉(zhuǎn)換成便于光信道傳輸?shù)碾娦盘?hào)的輸入和處理電路、將電信號(hào)變化調(diào)制成光載波強(qiáng)度變化的LED可見光驅(qū)動(dòng)調(diào)制電路。光信號(hào)接收部分包括：能對(duì)信號(hào)光源實(shí)現(xiàn)最佳接收的光學(xué)系統(tǒng)、將光信號(hào)還原成電信號(hào)的光電探測(cè)器和前置放大電路、將電信號(hào)轉(zhuǎn)換成可被終端識(shí)別的信號(hào)處理和輸出電路。無(wú)需WIFI信號(hào)，就可在路燈下花0.2秒的時(shí)間下載一部電影基于可見光通信技術(shù)的汽車自動(dòng)剎車系統(tǒng)可見光通信救生手電可見光通信技術(shù)有什么特點(diǎn)A A通信速度可達(dá)每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆傳播速度快B B無(wú)需WiFi信號(hào)，點(diǎn)一盞

3、LED燈就能上網(wǎng)可替代WIFI設(shè)備C C未來(lái)無(wú)線通信的首選安全又經(jīng)濟(jì)如何提高會(huì)議效能 與目前使用的無(wú)線局域網(wǎng)（無(wú)線LAN）相比，“可見光通信”系統(tǒng)可利用室內(nèi)照明設(shè)備代替無(wú)線LAN局域網(wǎng)基站發(fā)射信號(hào)，其通信速度可達(dá)每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆，未來(lái)傳輸速度還可能超過(guò)光纖通信。利用專用的、能夠接發(fā)信號(hào)功能的電腦以及移動(dòng)信息終端，只要在室內(nèi)燈光照到的地方，就可以長(zhǎng)時(shí)間下載和上傳高清晰畫像和動(dòng)畫等數(shù)據(jù)。該系統(tǒng)還具有安全性高的特點(diǎn)。用窗簾遮住光線，信息就不會(huì)外泄至室外，同時(shí)使用多臺(tái)電腦也不會(huì)影響通信速度。由于不使用無(wú)線電波通信，對(duì)電磁信號(hào)敏感的醫(yī)院等部門可以自由使用該系統(tǒng)。 無(wú)需WiFi信號(hào)，點(diǎn)一盞LED燈就能上

4、網(wǎng)。一種利用屋內(nèi)可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)的國(guó)際前沿通訊技術(shù)。將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入一盞1W的LED燈珠，燈光下的4臺(tái)電腦即可上網(wǎng)，最高速率可達(dá)3.25G，平均上網(wǎng)速率達(dá)到150M，堪稱世界最快的“燈光上網(wǎng)”。可見光通訊被稱為L(zhǎng)ifi。 無(wú)線電信號(hào)傳輸設(shè)備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高，比如手機(jī)，全球數(shù)百萬(wàn)個(gè)基站幫助其增強(qiáng)信號(hào)，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(guó)內(nèi)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(gè)微芯片，便可讓燈泡變成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器。可見光通訊安全又經(jīng)濟(jì)?？蒲腥藛T不僅在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境中利用可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，

5、并且實(shí)現(xiàn)能夠“一拖四”，即點(diǎn)亮一盞小燈，4臺(tái)電腦即可同時(shí)上網(wǎng)、互傳網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。光和無(wú)線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網(wǎng)絡(luò)信號(hào)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(wàn)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(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號(hào)并進(jìn)行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過(guò)一套特制的接收裝置傳輸信號(hào)。有燈光的地方，就有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。關(guān)掉燈，網(wǎng)絡(luò)全無(wú)。與現(xiàn)有WiFi相比，未來(lái)的可見光通訊安全又經(jīng)濟(jì)。WiFi依賴看不見的無(wú)線電波傳輸，設(shè)備功率越來(lái)越大，局部電磁輻射勢(shì)必增強(qiáng)；無(wú)線信號(hào)穿墻而過(guò)，網(wǎng)絡(luò)信息不安全。這些安

6、全隱患，在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無(wú)線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置又幾乎不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。發(fā)展現(xiàn)狀由于可見光通信技術(shù)具有較好的應(yīng)用前景，它在未來(lái)通信領(lǐng)域中占有重要的地位和價(jià)值，因此很多研究機(jī)構(gòu)和電信運(yùn)營(yíng)公司加入到無(wú)線光通信的研究領(lǐng)域中來(lái)，特別是日本、歐洲、美國(guó)等國(guó)家在可見光通信的領(lǐng)域已經(jīng)投入了大量的人力、物力以及財(cái)力。國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀1 1中國(guó)的可見光通信研究起步相對(duì)較晚，與國(guó)際相比仍然落后很多，尚沒有比較成熟的商用化的可見光通信系統(tǒng)。國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀2 2全球下一代光通信網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)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(biāo)題在此處

7、輸入您的文本，或者將您的文本粘貼到此處輸入標(biāo)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(duì)基于白光的可見光通信信道進(jìn)行了初步的數(shù)學(xué)分析和仿真計(jì)算，分析了白光作為室內(nèi)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(duì)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(nèi)不同位置的信噪比分布等。2003 年，在中川正雄的倡導(dǎo)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(guān)于可見光通信的研究范圍比較寬廣，根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景可分為室內(nèi)移動(dòng)通信、可見光定位、可見光無(wú)線局域網(wǎng)接入、交通

8、信號(hào)燈通信、水下可見光通信等?！啊睔W洲的OMEGA 計(jì)劃也對(duì)可見光通信展開了深入的研究。OMEGA 計(jì)劃由歐洲的20 多家大學(xué)科研單位和企業(yè)組成，它的目標(biāo)是發(fā)展出一種全新的能夠提供寬帶和高速服務(wù)的室內(nèi)接入網(wǎng)路。OMEGA 計(jì)劃計(jì)劃把可見光通信技術(shù)列為重要的高速接入技術(shù)之一，并且已經(jīng)取得了豐碩的研究成果。2009年，牛津大學(xué)的Brien 等人利用均衡技術(shù)實(shí)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(fù)用技術(shù)(OFDM)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了220 Mbit/s的傳輸速率。2010年在OMEGA 計(jì)劃的年會(huì)上展出的室內(nèi)可將光通信演示系統(tǒng)的通信速率達(dá)到了100 Mbit/s

9、，該系統(tǒng)利用房間天花板上的16個(gè)白光LED 通信，完成了4 路高清視頻的實(shí)時(shí)廣播。在2010年1月，德國(guó)Heinrich Hertz 實(shí)驗(yàn)室的科研人員創(chuàng)造了可見光通信速率的世界紀(jì)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(dá)到了513 Mbit/s 的通信速率，并且他們通過(guò)分析認(rèn)為該系統(tǒng)的通信速率還有提升的空間，可達(dá)到甚至1 000 Mbit/s。2近年來(lái)，在國(guó)家大力支持的背景下，中國(guó)的可見光通信研究也逐步取得了一定的進(jìn)步，在可見光通信理論、系統(tǒng)設(shè)計(jì)和計(jì)算機(jī)仿真、實(shí)驗(yàn)演示系統(tǒng)設(shè)計(jì)制作等方面取得了一些成果。北京大學(xué)在2006 年首次提出了基于廣角鏡頭的超寬視角可見光信號(hào)接收方案，并

10、進(jìn)行了一系列的理論和實(shí)驗(yàn)工作。此外，在LED 的調(diào)制驅(qū)動(dòng)、LED 陣列的布局優(yōu)化以及高靈敏度接收等方面進(jìn)行了一定的研究，并在可見光通信與無(wú)源光網(wǎng)絡(luò)(PON)的融合接入中的物理層、鏈路層和傳輸層等方面開展了探索研究。在年的Intel 杯大學(xué)生嵌入式系統(tǒng)大賽中，北京大學(xué)的參賽作品（基于白光的照明及綜合信息發(fā)布系統(tǒng)）實(shí)現(xiàn)了5 個(gè)頻道的廣播，在6 m 的工作距離下實(shí)現(xiàn)了3 Mbit/s 的通信速率，該系統(tǒng)在大賽中榮獲二等獎(jiǎng)。此處輸入副標(biāo)題發(fā)展前景發(fā)展前景可見光通信（1） 照明與通信（2）視覺信號(hào)與數(shù)據(jù)傳輸（3）顯示與數(shù)據(jù)通信（4）室內(nèi)定位應(yīng)用領(lǐng)域(1)高調(diào)制帶寬的LED 光源(2)LED的大電流驅(qū)動(dòng)和

11、非線性效應(yīng)補(bǔ)償技術(shù)(3)光源的布局優(yōu)化(4)高靈敏度的廣角接收技術(shù)(5)消除碼間干擾的技術(shù)研究趨勢(shì)照明與通信白光LED 可以同時(shí)被用于照明與通信，因此信息可以在室內(nèi)環(huán)境下進(jìn)行廣播，并同時(shí)滿足照明的需求。此外，可見光通信還可以實(shí)現(xiàn)手持終端之間的點(diǎn)對(duì)點(diǎn)通信，由于發(fā)散角較小，因此可以有效地降低傳輸損耗，實(shí)現(xiàn)高速通信。 顯示與數(shù)據(jù)通信信號(hào)燈在航海和地面交通等領(lǐng)域有著非常廣泛的應(yīng)用，它通過(guò)顏色的變化來(lái)給人們提供信號(hào)，而將數(shù)據(jù)通信與信號(hào)燈相結(jié)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(hào)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?qū)?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(shí)現(xiàn)室內(nèi)移動(dòng)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(guò)照明設(shè)施來(lái)進(jìn)行傳遞，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的室內(nèi)定位。目前，基于可見光通信的諸多室內(nèi)定位方案已經(jīng)