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LED光源究竟是怎样传输信息?

导读: LED灯本来就是一个半导体芯片,跟传统的灯丝是不一样的是,芯片可以特别快地开关,例如使用交流电的灯是60赫兹,人类眼球无法识别灯光闪动。

  开着灯,手机便能有电能打电话和上网,这听起来很酷炫,但这项超前的技术一直都在实验室环境当中发生,对于普通人来说,这个项目还有多久走出实验室,会让我们的生活产生什么样的变化?

  微软亚研的沈国斌博士最早做室内定位的研究,在2012年的时候开始研究可见光通讯,就是室内的光源怎样确定人的位置,去年,他所带的团队获得了全球的室内定位比赛IPSN的第二名。

  光究竟是怎样传输信息的?

  早在2004年,IEEE杂志上就有论文解释通过发光二极管(也就是LED灯管)提供无线网络连接的方法,具体的原理是这样的:

  LED灯本来就是一个半导体芯片,跟传统的灯丝是不一样的是,芯片可以特别快地开关,例如使用交流电的灯是60赫兹,人类眼球无法识别灯光闪动。在一开一关的时候,光就有方波了,经过调制就可以传信息了,跟我们平常使用的电话的无线电通讯无异。

  目前全球的多所大学都有相关的研究项目,他们大多数都在实验室进行。在2012年,通讯业杂志IEEE上就曾经发表一篇让可见光传输速率达到96Mb/s的论文。到2013年年底,上海复旦大学的实验室里已经可以让光一盏功率为1W的LED灯珠,提供灯光下的4台电脑上网,最高速率可达3.25Gbp每秒,平均上网速率达到150Mb每秒。

  微软亚研早前也在做这方面的研究。和实验室将把光到设备的传输速率拉峰值极限的尝试不太一样,想要研究这种技术在普通电子设备上的可能性,于是他的团队就在淘宝买了便宜的LCD面板,几块钱的太阳能电池板、电路板和可以进行试验。

  目前,沈国斌的团队研究了如何用逆向反射器(Retro-Reflector),其实就是一种反光镜,将光线原路反射回到LED灯上,形成了LED和电子设备间相互通讯。他们已经能做到,在灯光1兆的开关频率之下,从灯光到设备的下行速度达到10kb/s,而从设备反光的上行速度达到0.5kb/s。

  在微软的亚洲研发中心,我们看到了这个用价格低廉的组件做成的试验品:不需要充电线,也没有Wi-Fi信号,只有一块装有LCD屏幕、反射镜和太阳能板的类似手机大小的设备。点亮LED灯泡的手电筒直射,设备便亮起来,并且开始传输数据。LED灯变成了一个普通设备的能量源和信息源。

  智能交通路牌、无需充电的物联网设备试试想象这样的场景——车灯照到了路边的路牌,路牌马上可以给车辆导航仪传输附近的路况,告诉你到达目的地最通畅的道路;早上起来一开灯,空气检测仪就能会告诉你室外的空气质量、温度和湿度如何,而这检测仪的显示屏就一直挂在床头,不需要充电,也不需要连接Wi-Fi或者蓝牙。

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