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Li-Fi,通信的新领域

时间:2024-02-27 11:48:08 技术突破

  1886年,德国物理学家海因里希·赫兹(Heinrich Hertz)首先展示了无线电浪潮的存在,以纪念他也被称为赫兹(Hertzian Waves)。他的目的是测试詹姆斯·克莱克·麦克斯韦(James Clerk Maxwell)几十年前提出的电磁理论。奇怪的是,当他的学生问他发现的申请可能是什么时,他回答:“这毫无用处。”赫兹(Hertz)值得十对科学家,但作为未来主义者为零。今天,他的海浪无处不在,不仅在我们的交流中 - 我们甚至用它们来加热食物。

  但是一个多世纪后,这将要改变。如今,人类似乎倾向于跳入电磁频谱,再到传统上用来阐明我们的另一条带。可见光是由与无线电相同类型的波形成的,但大小和频率不同。对于许多研究人员来说,彩虹确实掩盖了未来交流的宝藏。

  实际上,使用光进行交流并不是一个新想法。第一次尝试可以追溯到赫兹本人的时代。1880年,电话的开拓者之一美国亚历山大·格雷厄姆·贝尔(Alimexander Graham Bell)尝试了光电话,这是一种带有调制光的无线系统。在十九世纪,欧洲和北美的胜利是光学电报,这是一个路标和望远镜网络,例如,一个小时内将从阿姆斯特丹发送到威尼斯的简短信息。如今,光纤是我们通信的重要组成部分,但是在二十一世纪,我们已经看到了无线光学通信的复兴,更具体地说是可见光通信(VLC)。

LED技术的开发使Li-Fi通讯/学分成为可能:涂鸦研究实验室

  现在,VLC在每个人的嘴唇上的应用是Li-Fi,这是英国工程师Harald Haas在2011年创造的一个术语,以促进了解什么是通过Light工作的Wi-Fi版本。这个概念不是一个容易的事:亮点是一个,亮点为零,可以通过光信号对任何数字文件进行编码和发送。发光二极管或LED的开发使我们能够拥有适当的发射器。根据哈斯在2011年所说的话,基础设施已经存在。我们只需要在LED中添加一个微芯片即可将其转换为Li-Fi发射器。至于信号的接收,数码相机和智能手机中存在的光电二极管可以正常工作。

  速度更高,饱和度更少

  Li-Fi有几个优势。首先,有速度;LED的快速闪烁是眼睛无法察觉的,允许以每秒千兆位(GBP)的顺序(GBPS)的速度闪烁,比当前Wi-Fi快100至1,000倍,该速度在每秒左右的范围内运行。现实世界中的一些实际应用已达到1 Gbps,但仍然有很多改进的余地。在实验室已经达到了双向通信中224 Gbps的速度。

台式计算机和笔记本电脑的WiFi适配器。学分:LEDCOMCOMMUNICATION

  根据牛津大学的Ariel Gomez的领导,这项研究的作者说:“光纤通信网络可以为现代城市内建筑物和办公室提供Terabit的总能力。实用的无线系统是低于此容量的数量级。”换句话说,设施的高速在末尾受到Wi-Fi的限制,进入了瓶颈。使用Li-Fi可以消除此问题。

  此外,可见光避免了无线电频谱逐渐饱和的问题,这是现代通信的问题。可见光带中可用的宽带宽意味着,与无线电波发生的情况相反,Li-Fi的不同传输可以在同一空间中共存而不会干扰。

  短距离Wi-Fi竞争对手

  当然,有一个限制。尽管发件人和接收器不需要直接可见的联系 - 事实证明,它可以与反射的光线合作 - 范围很短,因此,“内部应用比外部应用更容易,” AnaGarcía-Armada说,卡洛斯三世马德里大学(西班牙)信号理论与通信系主任,开放。当然,光线不会穿过封闭的门这一事实成为另一个优势:不可能在距离处攻击Li-Fi。

在“ li-fi?网络”内部,灯光将信号发送到多个设备。图片来源:艾哈迈达(Ahmadamro)

  Garcia-Armada说,由于其短距离,“它的家庭用途是立即使用的”。但是,该工程师运行了一个专门针对户外使用的项目,使用LED路灯作为用户可以在智能手机上接收的Li-Fi信号的来源。克服的障碍主要是两个。一方面,“来自其他光源,尤其是太阳的干扰”,加西亚·阿玛达(Garcia-Armada)说。另一方面,“大区域的覆盖范围需要具有各种互连节点的网络设计,并且用户可以连接到始终提供最佳信号的点,”工程师说。

  汽车前大灯和路灯,以改善通信

  因此,专家倾向于预测Li-Fi不会很快撤离Wi-Fi,但是两者都将共处不同的用途和不同的环境。但是,与此同时,Li-Fi可以为新应用程序铺平道路。根据英国项目超平行的可见光通信(UP-VLC)的官员,Li-Fi将实现所谓的物联网的大规模实施,该互联网将使各种日常使用机器建立网络,例如冰箱和智能手机。加西亚·阿玛达(Garcia-Armada)建议将LED汽车大灯用于多媒体通信。

  UP-VLC项目可降低LED的大小,以达到每平方毫米100万微胶质的面板,并且闪烁速度比目前的闪烁速度快1,000倍。结果将是每秒通过屏幕的Terabits范围的速度,这将使他们同时显示信息,点亮房间并提供Li-Fi连接。也许目前的想象力比技术更快,但我们只是一开始。正如Haas在2011年在公共场所推出Li-Fi时所说:“将来我们不仅拥有140亿个灯泡,而且我们可能会在全球范围内部署140亿个Li-Fi。”

  Javier Yanes for Ventana al Conocimiento

  @yanes68