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2022-10-30 09:11

无线通信使用光是互联网的未来吗?

Dr Md Jahid Hasan. Sketch: TBS

在不太遥远的将来,安装在家里的灯就可以充当无线天线,让你可以和别人交流将多个设备连接到互联网上。你可以站在灯泡旁边观看YouTube上的流媒体。

基于光的无线连接在众多无线通信技术领域中获得了巨大的潜力。

据记载,第一个可见光通信(VLC)的演示是由亚历山大·格雷厄姆·贝尔完成的,当时发明了光电电话,利用太阳光在几米的距离内传输调制的语音信号。

然而,随着1962年红外(IR)发光二极管(led)的发明,使用不可见的光进行远程控制已变得广泛。

毫无疑问,这是迄今为止光学无线通信(OWC)技术最成功的应用之一。在过去的几十年里,一些研究人员也考虑过使用白光led。因此,爱丁堡大学的Harald Haas创造了术语“光保真”(LiFi)来定义基于光的室内通信,作为“无线保真”(WiFi)的替代方案。

油水界面是如何工作的

与任何传统的无线通信系统类似,OWC系统由发射器(Tx)、传播通道和接收器(Rx)三部分组成。

在Tx处,要传输的信息位首先转换为电信号,然后通过调制后的驱动电路输入到光源中。

在Rx处,传播的光信号由光电探测器收集,产生的光电流在采样前由放大器转换为电压信号。

最后,通过信号解调恢复原始传输位。通常,在室内场景中,基于光的双向访问分别使用可见光和红外光谱进行上行和下行通信。

未来的互联网

由于无规则频谱和高速光连接的可用性,LiFi被认为是未来6G网络中最有效的候选技术之一。

特别是,光线通常不会穿过不透明的墙壁,从而增强了隐私和安全性,并允许频率重用。此外,与传统WiFi相比,LiFi可能提供100倍的互联网接入速度。

因此,LiFi初创公司PureLiFi设计了一个千兆LiFi系统,传输数据的速度高达1gbps,而实验室研究表明,理论速度可达224 Gbps。另一方面,法国科技公司Oledcomm开发了一种基于IR的双向千兆芯片,可集成到移动和笔记本设备中。

除了LiFi,光无线通信(OWC)技术尤其适用于禁止使用射频的环境,例如军事场所。

一个常见的误解是,这种技术只适合室内通信。然而,激光二极管可用于远距离传输系统中的点对点通信,例如在自由空间和水下。

由于具有更高的带宽效率、更低的功耗和更小的天线尺寸,OWC最近在卫星间和卫星内通信、车对车通信和室外无线接入中越来越受欢迎。

最近,Oledcomm公司一直致力于一个项目,用光学无线网络取代卫星内部的网线,这将为卫星节省关键的重量和空间。更有趣的应用包括无人机之间的通信、农场监控、智能家居、火车和地铁站。

研究的机会

尽管LiFi行业正在扩张,但也有一些限制因素。例如,它们包括用户移动性、室内场景中的障碍、雾、云和室外应用的灰尘等。

此外,多个用户可能需要同时传输他们的数据,这将需要适当的调制和多种访问技术。提高通信系统的可靠性是另一个有趣的研究领域。

在孟加拉国,AIUB(美国国际大学孟加拉国分校)已经开始资助下一代LiFi的研究。AIUB的研究人员正在为LiFi用例研究创新调制和多路访问方法。长期目标是在孟加拉国首次为LiFi设计和开发实验试验台。