不久前，英國可見光通信研究被《時(shí)代周刊》評(píng)為2011年全球50大科技發(fā)明之一。在我國，基于LED可見光通信的智能家居系統(tǒng)和上網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)在上海世博會(huì)和最近的廣州高新技術(shù)展示會(huì)上展示，并引起了觀眾的強(qiáng)烈好奇燈光在提供照明的同時(shí)，是如何實(shí)現(xiàn)通信功能的呢？就此，記者采訪了我國可見光通信專家陳雄斌。

LED燈“一開一關(guān)”信息就傳過去了

記者：通信在我們的生活中越來越普遍和重要，通信技術(shù)深刻地影響著我們的生活，它的每一個(gè)技術(shù)進(jìn)步都會(huì)引發(fā)關(guān)注，我們對(duì)光纖通信、對(duì)寬帶、對(duì)無線通信都耳熟能詳，而當(dāng)英國的可見光通信研究被《時(shí)代周刊》評(píng)為2011年50大發(fā)明之一，我們覺得很新鮮。利用照明設(shè)備、可見光真的可以實(shí)現(xiàn)通信嗎？

陳雄斌：要看是什么樣的照明設(shè)備，普通的燈具如日光燈、白熾燈不適合當(dāng)作光通信的光源，而LED燈則非常適合做可見光通信的光源，在照明的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較高速率的光通信。

記者：現(xiàn)在LED半導(dǎo)體照明很“熱”，但這個(gè)“熱”是基于它獨(dú)特的照明功能，沒想到它還能實(shí)現(xiàn)通信功能，與紅外線通信是同一性質(zhì)嗎？

陳雄斌：LED照明節(jié)能、可靠、使用壽命長，作為下一代主流照明技術(shù)正在大力推廣。它除了用于背光、照明、顯示，還能實(shí)現(xiàn)光學(xué)無線通信。而紅外通信的光源其實(shí)也包括LED，只是它發(fā)出的光是人眼不可見的紅外光，而照明LED發(fā)出的光是可見光，所以，可見光通信比紅外線（光）通信對(duì)人眼睛的安全性要高些。

記者：為何LED能實(shí)現(xiàn)通信功能，而普通白熾燈卻不能？

陳雄斌：其實(shí)LED發(fā)光是一閃一閃的，因?yàn)殚W動(dòng)頻率極高，我們的肉眼 “功能”太差分辨不出來，這種閃動(dòng)其實(shí)就是一種開、關(guān)過程，LED這一開一關(guān)就可以承擔(dān)發(fā)送信息的任務(wù)了，比如，開就代表“1”，關(guān)就代表“0”，通過信息編碼也就是0與1的各種組合，就可以通過燈光來傳遞了，燈光在空氣中傳輸就類似于光纖通信中信息在光纖中傳輸一樣，這就是LED可見光通信的基本原理。LED作為半導(dǎo)體器件，這種高速的亮滅也就是開關(guān)的通斷能力是它的特性，而白熾燈因?yàn)樵诹翜绲淖兓^程中非常容易被損壞，且亮滅變化動(dòng)作太慢，因而不具備這種通信功能。

記者：具體是怎樣的過程？信息從哪里來，又被傳到哪里去？ LED光在其中扮演什么角色？

陳雄斌：來自智能家居系統(tǒng)中央控制器的控制指令信號(hào)對(duì)LED燈進(jìn)行調(diào)制后轉(zhuǎn)換為光信號(hào)，以燈光照射的方式實(shí)現(xiàn)下行傳輸，在燈光照射范圍內(nèi)安置的接收設(shè)備就可以接收光信號(hào)，并能把光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，實(shí)現(xiàn)信息、指令的接收。LED光源是一個(gè)電光信號(hào)的轉(zhuǎn)換器，可當(dāng)作光學(xué)無線局域網(wǎng)絡(luò)（WLAN）數(shù)字發(fā)射機(jī)的光源。

記者：光線是散亂而且是多方向的，在光源和探測(cè)器之間存在許多條不同的光路，探測(cè)器能夠準(zhǔn)確地接收嗎？

陳雄斌：因?yàn)椴煌墓饴窂降竭_(dá)接收機(jī)的時(shí)間不同，確實(shí)存在碼間干擾的問題，這是需要解決的，我們通過燈具設(shè)計(jì)結(jié)合編碼調(diào)制技術(shù)避免了多徑效應(yīng)引起的碼間干擾。‖

手術(shù)室、飛機(jī)機(jī)艙可見光通信一顯身手

記者：與光纖通信及基于射頻的無線通信相比，LED通信有什么特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)？

陳雄斌：大家熟知的光纖傳輸，得拉線、布網(wǎng)，而可見光通信借用照明網(wǎng)絡(luò)中的照明燈進(jìn)行通信，只要在有LED照明范圍內(nèi)的自由空間就可以實(shí)現(xiàn)無線數(shù)據(jù)通信。目前常用的無線射頻通信中的射頻信號(hào)對(duì)人體有害,且容易對(duì)其他設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，不適宜在電磁敏感區(qū)使用，而LED可見光通信則沒有這些問題。此外，LED通信還具有安全性高的優(yōu)勢(shì)，用窗簾遮住光線，信息就不會(huì)外泄至室外?！?/P>

記者：那么，LED可見光通信能否替代現(xiàn)在的光纖通信和無線通信？

陳雄斌：現(xiàn)在有很多種無線通信技術(shù)，如藍(lán)牙、Wi-Fi、WiMax和LTE等，LED可見光通信雖然有很多優(yōu)點(diǎn)，但是還不能、也沒有必要完全取代其他無線通信方式。 LED可見光通信讓我們多了一種無線技術(shù)的選擇，讓我們能在不希望或不可能使用無線電傳輸網(wǎng)絡(luò)的場(chǎng)合比如飛機(jī)上、醫(yī)院里發(fā)揮它的作用。

記者：飛機(jī)上是不可以打手機(jī)及上網(wǎng)的，用LED可見光通信可以實(shí)現(xiàn)嗎？

陳雄斌：目前手機(jī)和無線終端發(fā)出的射頻信號(hào)會(huì)對(duì)飛機(jī)的導(dǎo)航和通訊系統(tǒng)造成干擾，容易影響飛行安全，所以飛機(jī)上乘客的通信愿望是要被限制的，但是有了LED可見光通信，只需在飛機(jī)上加裝一個(gè)中央控制器，將接收到的衛(wèi)星信號(hào)輸送到乘客座位上的LED閱讀燈上，此時(shí)的LED閱讀燈作為一個(gè)網(wǎng)絡(luò)接入點(diǎn)，接收并發(fā)射信息，放置在其下方的筆記本電腦就能接入互聯(lián)網(wǎng)；再比如醫(yī)院，高頻電磁波類型的無線通信干擾可能會(huì)對(duì)某些儀器造成損害，特別是在手術(shù)中，那么這個(gè)時(shí)候也可以用可見光通信安全、高效地控制某些設(shè)備或傳輸X光圖像等。另外LED通信還可用于智能交通系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)交通信息的實(shí)時(shí)廣播和身份識(shí)別等功能。

記者：這些目前都已經(jīng)能夠?qū)崿F(xiàn)了嗎？

陳雄斌：是的，我們已經(jīng)做了光學(xué)無線的智能家居系統(tǒng)和上網(wǎng)系統(tǒng)，只是還沒有大規(guī)模地推廣開來，在一些細(xì)節(jié)上還要完善。下一步我們將對(duì)應(yīng)用系統(tǒng)的功能進(jìn)行完善，同時(shí)還計(jì)劃研發(fā)博物館展品講解系統(tǒng)。

利用LED可見光通信實(shí)現(xiàn)的機(jī)艙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（上）和（下）

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構(gòu)建智能家居系統(tǒng)簡(jiǎn)簡(jiǎn)單單三步就行

記者：科學(xué)界是從什么時(shí)候開始研究LED可見光通信的？

陳雄斌： 1999年由香港大學(xué)電子工程系的一位教授提出了可見光通信技術(shù),日本KEIO大學(xué)的教授發(fā)展了該項(xiàng)技術(shù)，并于2003年12月成立了可見光通信協(xié)會(huì)，隨著半導(dǎo)體照明技術(shù)的發(fā)展，可見光通信技術(shù)研究發(fā)展也獲得了新的動(dòng)力。[!--empirenews.page--]

記者：由于在室內(nèi)一定會(huì)安裝照明系統(tǒng)，所以感覺LED可見光通信將會(huì)有直接而廣泛的應(yīng)用，會(huì)深入到每個(gè)家庭和單位，發(fā)揮更大的通信作用。

陳雄斌：我想應(yīng)該是這樣。剛才在演示廳為您演示的就是一套新型的智能家居系統(tǒng)，它實(shí)現(xiàn)了照明網(wǎng)絡(luò)和通信網(wǎng)絡(luò)的融合裝在墻上的中央控制器可以控制家里和安防系統(tǒng)的電器，并有觸摸屏。當(dāng)啟動(dòng)了某個(gè)指令，控制器將這個(gè)指令傳給LED光源，LED光源再通過可見光傳到光照范圍內(nèi)的電器上，由于電器上安裝有微小的探測(cè)器，接收到指令后就會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的動(dòng)作。而我們對(duì)中央控制器的指令既可以通過觸摸屏操作，也可以像剛才我演示的那樣通過手機(jī)來發(fā)送，手機(jī)充當(dāng)了智能家居系統(tǒng)的集中遙控器，這得益于我們?yōu)橹醒肟刂破鏖_發(fā)的網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程接入功能。這套智能家居系統(tǒng)使人們可以隨意控制家居電器，比如，下班回家前在路上，你可以用手機(jī)控制家里的LED燈指揮家電工作，電飯鍋煮飯、熱水器打開、空調(diào)開啟，回家后可馬上享用。要享受這種生活很容易，系統(tǒng)改造只需三步。第一步是用我們的LED燈替換舊的燈具；第二步是給中央控制器插上電；第三步是給受控電器加裝白光通信接收機(jī)。不需要重新布線，非常方便。

記者：這套可見光通信目前的傳輸速率能達(dá)到多少？

陳雄斌：2010年上海世博會(huì)上我們的上網(wǎng)系統(tǒng)是2Mbps。

記者：去年英國那個(gè)研究可見光通信的小組實(shí)現(xiàn)的10兆/秒是如何實(shí)現(xiàn)的，他們的和我們的有什么不同？

陳雄斌：英國物理學(xué)家哈拉爾德-哈斯教授的LED燈光上網(wǎng)系統(tǒng)速率是10M，從速率上來說，他們現(xiàn)在的上網(wǎng)速率比我們高，而我們要達(dá)到這個(gè)速率也是可能的，目前我們側(cè)重做的是一個(gè)系統(tǒng)應(yīng)用。

記者：看來，LED可見光通信的前景十分喜人。

陳雄斌：歐美日韓等發(fā)達(dá)國家都在加緊研制和發(fā)展這一領(lǐng)域，在某些方面達(dá)到了較高的技術(shù)水平，我國在這方面通過國家的重視和科研人員的努力，不但掌握了LED可見光通信的先進(jìn)技術(shù)，而且有了實(shí)際的應(yīng)用設(shè)計(jì)，正處于產(chǎn)業(yè)化的前夜，產(chǎn)業(yè)界的應(yīng)用需求是技術(shù)發(fā)展的不竭動(dòng)力，我們正在開展低照度可見光通信以及單片集成可見光接收機(jī)芯片設(shè)計(jì)等研究工作。我們相信，LED可見光通信技術(shù)的發(fā)展必然會(huì)使大家的生活更舒適、更便捷，也能為無線通信的發(fā)展提供新的解決方案。