宽带无线光通信及网络(LiFi——光Wifi)
LED照明系统一个重要的附加应用就是室内移动终端(如手机、笔记本电脑等)嵌入的高速无线光接入和联网。由于微波信号穿透建筑物时深度衰减,在许多场所由远方基站发射的信号其到达强度达不到通信性能的要求,致使话音断续或数据链中断。同时电磁波间相互干扰以及有限的频谱资源导致系统容量的瓶颈。无线光网具有上网速度快(因为宽频谱)、链路性能高(光源信号强)、大容量(因为光的空间复用)等优点,已成为无线电系统的补充或替代,预期单链路可实现近于1Gbps的通信速度,同一空间区域如有若干个终端同时介入,整个网络可望达到几十Gbps的容量,并可融合现有有线网络(xDSL, fiber, cable, powerline)和无线网络(FSO, WiMAX, 3G, WiFi)。
可见光导购/定位/导向系统
在大型复杂场所、建筑物内、大楼内,LED灯将遍布各地。白光LED光源可像GPS系统中的诸多卫星一样作为提供定位信息的泛在位置传感器。在大型购物场所,每个LED灯具有一个电标识码来代表它的位置,货架及商品的摆放位置可预先由商家录入图库。LED灯会连续广播它们的位置信息和商业广告信息。当手持终端一旦进入服务区后,它可与LED灯实时通信以获得这些信息。购物者通过键入商品类别或名称快速搜索商品位置,并借助一系列LED灯的导向来快速找到商品。另外,新型可见光导向/定位系统以模块可嵌入到手机中,借助建筑内部通道地图,向使用者提供详细位置与方向信息,从而实现GPS在室内/地下/隧道内无法实现的功能。
微波受限环境下可见光通信和网络系统
在某些场合无线电系统被禁止或限制使用,主要是防止对环境中既有电子设备的干扰或造成引爆隐患,比如在医院、高铁、飞机机舱内、油/气/矿井等。可见光无线通信系统成为最佳选择。在医院,通信网络可依赖于LED照明系统提供用户(医患人员)端至接入点的短距离通信,并借助电力线或其它铺设的有线系统与控制处理中心实现通信。在飞机内,旅客通过座位上方的阅读灯入网。在矿井,矿工们依靠头盔上已装配的LED照明灯可互换信息,也可通过两侧的隧道照明灯接入最终将信息传递至井外,确保生命和财产的安全,矿工定位和井下实时监控。
可见光智能交通及安全系统
越来越多的车辆制造商开始用白光LED装备新车辆。交通管制和市政建设单位也将交通信号灯和路灯用白光LED阵列取代。基于LED可高速调制的特性,车辆之间、车辆与交通信号灯或路灯间可实现通信。像交通信号灯的状态和周边交通路况均可及时发送至驾驶员,及早做好刹车或道路选择准备。同时车载传感器会将车辆的实时信息通过交通信号灯传送至远程信息中心,增强车联网的无线通信功能。类似的概念可用于机场飞机与地面航行控制器、飞机与飞机的无线光通信,以求得高安全性。
水下无线光通信系统
传统的水下通信依赖于声波技术,但通信速率受限很大。最近半导体光器件的飞速发展为水下高速光通信带来了曙光。不同的海水对不同光波波长的吸收有显著差别,海水组分对光的散射也很强。侧重于对浅水至深水无线光通信系统构架和技术作深入研究,用于海洋生物种群和海底石油勘探传感系统。
LED显示屏通信系统
LED除了作为照明外还有一个主流的应用就是显示,如广告屏、机场或火车站的交通信息牌、景区介绍、商业活动电子屏等。鉴于可调制的特点,LED还可同时作为通信的信号发射源,基于大面积LED阵列发送大容量数据信息,根据应用需求推送各种有价值的信息。
(无线光通信与网络研究中心)