光學(xué)無(wú)線網(wǎng)取代WiFi：用LED燈發(fā)射信號(hào)上網(wǎng)(2)

“物聯(lián)網(wǎng)”2050 年可行性報(bào)告

物聯(lián)網(wǎng)（The Internet of things）的定義是：通過(guò)射頻識(shí)別（RFID）、紅外感應(yīng)器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設(shè)備，按約定的協(xié)議，把任何物品與互聯(lián)網(wǎng)連接起來(lái)，進(jìn)行信息交換和通訊，以實(shí)現(xiàn)智能化識(shí)別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網(wǎng)絡(luò)。

物聯(lián)網(wǎng)前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式。可以說(shuō)，物聯(lián)網(wǎng)描繪的是充滿智能化的世界。具體地說(shuō)，就是把感應(yīng)器嵌入和裝備到電網(wǎng)、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯(lián)網(wǎng)”與現(xiàn)有的互聯(lián)網(wǎng)整合起來(lái)，實(shí)現(xiàn)人類社會(huì)與物理系統(tǒng)的整合。在此基礎(chǔ)上，人類可以以更加精細(xì)和動(dòng)態(tài)的方式管理生產(chǎn)和生活，達(dá)到“智慧” 狀態(tài)。

聯(lián)聯(lián)看

物物相聯(lián)讓世界充滿智慧

一杯牛奶擺在面前，眼睛看到的是杯子，鼻子聞到的是奶香，嘴巴嘗到的是甜味，用手摸一下有溫度……感官的感知綜合在一起時(shí)人便得出了這一杯牛奶的判斷。假如把牛奶的感知信息傳上互聯(lián)網(wǎng)，使得人通過(guò)網(wǎng)絡(luò)隨時(shí)了解牛奶的情況，這就是“物聯(lián)網(wǎng)”。

如果說(shuō)，現(xiàn)在以因特網(wǎng)為代表的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，能將人與人、人與物聯(lián)系在一起，編織出一張二維網(wǎng)絡(luò)。將來(lái)的世界，網(wǎng)絡(luò)將呈現(xiàn)三維立體結(jié)構(gòu)———讓人體驗(yàn)到物與物之間全面互聯(lián)、每件物品都被賦予智慧的未來(lái)生活。在上海舉行的世博會(huì)上，物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的應(yīng)用比比皆是。

冰箱 幫你買可樂(lè)

當(dāng)冰箱中的食物存量不足時(shí)，它會(huì)自動(dòng)給你提示，并告知超市的商品信息；當(dāng)在冰箱中放入一瓶紅酒時(shí)，它會(huì)自動(dòng)顯示這瓶紅酒的產(chǎn)地、年份等信息……這就是“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”為我們構(gòu)建的未來(lái)生活圖景。

世博會(huì)山東館里展示著這么一臺(tái)會(huì)“說(shuō)話”，會(huì)“購(gòu)物”的“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”。當(dāng)你從“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”里取出僅剩的一瓶可口可樂(lè)時(shí)，“冰箱”會(huì)“開(kāi)口”提醒主人，需要及時(shí)填充新的可樂(lè)。更令人難以想象的是，“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”顯示屏上居然出現(xiàn)了超市新到可樂(lè)的銷售信息，以及新可樂(lè)的產(chǎn)地、生產(chǎn)時(shí)間、保質(zhì)期和營(yíng)養(yǎng)成分等相關(guān)信息。在點(diǎn)擊屏幕上想買的商品后，購(gòu)物信息會(huì)通過(guò)互聯(lián)網(wǎng)傳送給用戶提前設(shè)定的超市，完成網(wǎng)上購(gòu)物。

據(jù)了解，這臺(tái)具有超級(jí)智慧的冰箱，還能根據(jù)人們?nèi)粘Ｈ∮檬澄锏念l率和習(xí)慣，為主人提供健康綠色的食譜和生活方案。此外，用戶還可以通過(guò)冰箱實(shí)現(xiàn)可視電話通訊、瀏覽網(wǎng)上資訊、觀看視頻等多項(xiàng)生活及娛樂(lè)功能。“物聯(lián)網(wǎng)冰箱”是智能化的家電，它就像一個(gè)被賦予了生命的家電，能讓我們充分體會(huì)到未來(lái)生活的神奇。

洗衣機(jī) 自動(dòng)錯(cuò)峰用電

一種可以節(jié)約電費(fèi)的洗衣機(jī)與國(guó)家電網(wǎng)館一起出現(xiàn)在上海世博會(huì)上。該款洗衣機(jī)與家庭電網(wǎng)連接，主動(dòng)錯(cuò)過(guò)用電高峰期，在這一過(guò)程中并不需要用戶插手。該款產(chǎn)品最大的優(yōu)點(diǎn)就是為用戶節(jié)約時(shí)間和能源，減少開(kāi)支。
　　此外，這種洗衣機(jī)還能“聽(tīng)”手機(jī)的“指揮”。通過(guò)任何手機(jī)發(fā)送一條“洗衣機(jī)開(kāi)”的短信給洗衣機(jī)，即可接通電源按設(shè)定好的程序洗衣服。發(fā)送“洗衣機(jī)關(guān)”則可以終止洗衣機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

據(jù)介紹，該應(yīng)用體現(xiàn)了物聯(lián)網(wǎng)的前景———洗衣機(jī)內(nèi)置無(wú)線信號(hào)接收模塊（網(wǎng)卡），與同樣“存在”于物聯(lián)網(wǎng)的手機(jī)連接，輕松實(shí)現(xiàn)智能家居生活。據(jù)了解，添加該網(wǎng)卡成本僅增添幾十元。

未來(lái)LED不再只能照明 光學(xué)無(wú)線網(wǎng)取代WiFi

據(jù)悉，美國(guó)政府資助一項(xiàng)“智慧照明”，倡議探索把無(wú)線通信能力嵌入未來(lái)的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點(diǎn)。這項(xiàng)投資額1億8500萬(wàn)美元、為期10年的美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金計(jì)劃，涉及超過(guò)30所大學(xué)的研究人員。其中，包括波士頓大學(xué)、位于紐約的Rensselaer理工學(xué)院以及位于美國(guó)新墨西哥州中部大城的新墨西哥大學(xué)。

該“智慧照明”倡議探索，采用可見(jiàn)光束實(shí)現(xiàn)無(wú)線電設(shè)備與基于LED的照明設(shè)備之間的通信?；贚ED的方案也可以被用于在LED的應(yīng)用日益增多的汽車之間進(jìn)行通信。整個(gè)目標(biāo)是把通信能力構(gòu)建在所有的LED照明之中，與此同時(shí)，減輕RF頻帶的擁擠程度。

波士頓大學(xué)教授Thomas Little說(shuō)，“采用紅外線進(jìn)行通信有著很長(zhǎng)的歷史，紅外線資料協(xié)會(huì)IRDA多年以前就已經(jīng)為PDA、打印機(jī)以及筆記本計(jì)算機(jī)構(gòu)建了通信協(xié)議。我們現(xiàn)在正在做的事情就是抓住這個(gè)機(jī)會(huì)，把聯(lián)網(wǎng)功能嵌入LED照明革命之中。隨著白熾燈和日光燈被取代，我們希望把聯(lián)網(wǎng)技術(shù)嵌入LED照明之中。”

目前，采用紅外線LED的、基于LED的通信功能，如遙控功能，將適合于采用可見(jiàn)光，以便于在數(shù)字設(shè)備中的收發(fā)器能夠與照明設(shè)備進(jìn)行通信。這些照明設(shè)備將經(jīng)由有線設(shè)備接入互聯(lián)網(wǎng)。跟必須在所有用戶之間共享頻譜的、基于RF的WiFi接入點(diǎn)不同，通過(guò)可見(jiàn)光的視距通信可能使得不同的數(shù)據(jù)流能夠被饋入每一臺(tái)設(shè)備。

據(jù)了解，研究人員們已經(jīng)對(duì)不同的調(diào)制方案進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，包括采用標(biāo)準(zhǔn)二進(jìn)制編碼、不歸零編碼器、脈沖編碼調(diào)制和脈沖密集調(diào)制的各種編碼器。他們聲稱，這些方案只要數(shù)據(jù)率高于900 KHz，每一種均可在工作情況下感覺(jué)不到光線閃爍。2009年將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，它將采用最新的LED以及發(fā)光二極管來(lái)處理發(fā)射和接收功能。研究人員還計(jì)劃開(kāi)發(fā)最終可制成可見(jiàn)光收發(fā)器的新的半導(dǎo)體技術(shù)。

Thomas Little教授表示，“作為系統(tǒng)的一個(gè)組成部分，我們需要的接收器通常采用發(fā)光二極管制成，”一種方案就是“采用同一只具有反偏置的LED，并且在效果上，作為制造工藝的一個(gè)組成部分，使得LED的一部分作為接收器，而另一部分作為發(fā)射器。”

目前，波士頓大學(xué)已經(jīng)建立了一個(gè)發(fā)布關(guān)于智慧照明傳輸倡議的網(wǎng)站。該小組也將采用多種光波長(zhǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，以利用構(gòu)成白光的不同色彩的光線對(duì)多條數(shù)據(jù)流進(jìn)行編碼。光極化也將是利用可見(jiàn)光進(jìn)行多任務(wù)通信策略的重點(diǎn)。波士頓大學(xué)將把重點(diǎn)放在系統(tǒng)級(jí)問(wèn)題上，包括計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用的開(kāi)發(fā)。半導(dǎo)體設(shè)備開(kāi)發(fā)將由Rensselaer理工學(xué)院和新墨西哥大學(xué)的研究人員們解決。

中科院研發(fā)LED燈光上網(wǎng)：燈下可連接無(wú)線 速率2Mbps

LED路燈、LED顯示屏，LED作為一種節(jié)能照明設(shè)備已逐漸走進(jìn)我們的生活。但是你可知道，通過(guò)LED發(fā)出的光線可以連接寬帶網(wǎng)絡(luò)，這在目前的科學(xué)研究中已成為事實(shí)。記者昨天從中科院半導(dǎo)體研究所獲悉，該所對(duì)于半導(dǎo)體照明信息網(wǎng)的研究已取得重大突破。

燈下即可無(wú)線上網(wǎng)

一臺(tái)筆記本電腦置于燈光的照射之下，沒(méi)有網(wǎng)線連接，沒(méi)有無(wú)線網(wǎng)卡，但流暢的網(wǎng)絡(luò)視頻仍在播放著……這是昨天發(fā)生在中科院半導(dǎo)體所的半導(dǎo)體照明與信息化示范館內(nèi)的一幕。為什么會(huì)出現(xiàn)這樣的情況？光電系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室的段靖遠(yuǎn)博士伸手一指，說(shuō)它的奧秘就在于天花板上藍(lán)色的LED照明燈。

他介紹，網(wǎng)絡(luò)信號(hào)正是通過(guò)燈光傳輸給電腦的。通過(guò)這種方式，目前上網(wǎng)最大傳輸速率可以達(dá)到每秒2兆。

除了連接網(wǎng)絡(luò)外，LED燈還能充當(dāng)各種家用電器的指揮官。該所的陳雄斌博士介紹，目前他們已實(shí)現(xiàn)了對(duì)多種電器的開(kāi)關(guān)和調(diào)節(jié)的控制。這兩項(xiàng)技術(shù)也已分別在世博會(huì)的航空館和滬上生態(tài)家館進(jìn)行了展示。

高速開(kāi)關(guān)傳輸信息

LED燈是如何通過(guò)光線傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)和控制信號(hào)呢？專家介紹，LED燈是新型的照明設(shè)備，與傳統(tǒng)照明設(shè)備不同，它不僅省電，還可以通過(guò)高速的開(kāi)關(guān)動(dòng)作，發(fā)出調(diào)制過(guò)的信號(hào)，完成信息和指令的傳輸。

不停的開(kāi)關(guān)動(dòng)作會(huì)不會(huì)影響正常的照明使用呢？答案是否定的?？蒲腥藛T介紹，每秒開(kāi)關(guān)的速度可達(dá)200萬(wàn)次，肉眼根本無(wú)法感覺(jué)到。

克服航班上網(wǎng)難題

現(xiàn)在人們享受無(wú)線網(wǎng)絡(luò)便捷服務(wù)的同時(shí)，也在時(shí)刻擔(dān)心它所產(chǎn)生的電磁波可能會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不利影響，而用環(huán)保的LED燈光上網(wǎng)卻能徹底消除這一顧慮。沒(méi)有電磁波就不會(huì)對(duì)周邊電子設(shè)備造成干擾，飛機(jī)內(nèi)無(wú)線上網(wǎng)難題也將得到解決，甚至在水下，一束照進(jìn)來(lái)的LED燈光，就可以完成網(wǎng)絡(luò)信號(hào)高速傳輸。

專家介紹，和目前的無(wú)線技術(shù)相比，LED燈光上網(wǎng)還只是一只潛力股。由于它特殊的信息傳輸方式，在未來(lái)能夠達(dá)到每秒上G的接入速度。據(jù)了解，目前美國(guó)、日本和歐洲都開(kāi)始了關(guān)于LED無(wú)線通信技術(shù)的研發(fā)，這可能會(huì)成為未來(lái)科技發(fā)展的重要方向。