http://kadhoai.com.cn 2026-04-26 09:47:11 來源:埃裏卡•約尼茨
使用反射紅外線代替無線電波在空氣中傳輸數據的無線網絡,已經達到每秒一千兆比特的速度——這比最快的Wi-Fi網絡還要快上6至14倍。這種光網絡可以提供更快更安全的通信,尤其適合醫院、飛機和工廠使用,在這些區域中,射頻傳輸會幹擾導航設備、醫療器械或控製係統。另一種潛在應用是用於家庭影院的無線網絡;該係統每秒要傳輸1.6Gb的數據,從而能夠在房間內傳播兩個獨立的高清電視頻道,超出所有現存的無線電係統的帶寬。
亮點:這個實驗係統每秒可以傳輸1Gb的數據。紅外激光(右邊的黑色設備)被用於傳輸數據。
賓夕法尼亞州立大學的研究生賈利爾•法德魯拉(Jarir Fadlullah) 和該校電機工程教授兼信息通信技術研究中心主任穆赫森•凱夫拉德(Mohsen Kavehrad),jianzaobingceshilezhegeshiyanxitong。tamendezhuangzhitongguotiaozhiyishujujiaozaitianhuabanshangdehongwaiguang,tongshishiyongyizhongtebiegaizhuangdeguangdiantanceqishoujifansheguang,congershishujuzaifangjianlichuanshu。liangweidadangshuotamendeceliangjieguoxianshi,gaixitongnenggouzhichideshujuchuanshusudu“遠遠超出”他們現在宣稱的1Gb/s。
“這或許會成為下一代無線通信技術,”加州大學河濱分校的電機工程教授徐正元(Zhengyuan Daniel Xu)說。徐還是加州大學普適光通信研究中心(The Center for Ubiquitous Communication by Light,UC-Light Center)的主任,該中心是加州大學各個校區裏無線光通信研究人員的協會。“光將帶來比無線電射頻更高的數據速率,而且無線電射頻的頻譜已經十分擁擠。”
光(guang)無(wu)線(xian)網(wang)絡(luo)還(hai)可(ke)以(yi)比(bi)無(wu)線(xian)電(dian)網(wang)絡(luo)提(ti)供(gong)更(geng)少(shao)的(de)幹(gan)擾(rao)和(he)更(geng)高(gao)的(de)安(an)全(quan)性(xing),凱(kai)夫(fu)拉(la)德(de)說(shuo)。無(wu)線(xian)電(dian)信(xin)號(hao)可(ke)以(yi)穿(chuan)透(tou)牆(qiang)壁(bi)和(he)房(fang)門(men),然(ran)而(er)光(guang)不(bu)可(ke)以(yi),使(shi)得(de)它(ta)易(yi)於(yu)進(jin)行(xing)頻(pin)率(lv)複(fu)用(yong),並(bing)且(qie)難(nan)以(yi)攔(lan)截(jie)傳(chuan)輸(shu)。他(ta)還(hai)指(zhi)出(chu)與(yu)無(wu)線(xian)電(dian)射(she)頻(pin)不(bu)同(tong),各(ge)類(lei)光(guang)——紅外線、可見光、紫外線——的光譜區均沒有受到全球管製。這使得光無線網絡更易於商業化。
研究人員從70年代後期已經開始研究室內光通信,當時IBM蘇黎世實驗室的工程師們建立了首個工作係統。該技術停滯不前是因為當時互聯網仍處於嬰兒期,也不存在對無線寬帶係統的需求——直到近幾年它的吸引力才再度開始顯現。
凱夫拉德的演示是迄今為止論證過的室內無線光網絡中速度最快的,塔夫茨大學的電子與計算機工程助理教授瓦倫西亞•M•喬伊納(Valencia M. Joyner)說。她指出他和法德魯拉實現的傳輸距離,以及他們使用漫射光而不是點對點的光係統,都是非常重要的。“對室內光信號高速傳輸能力的論證存在著許多挑戰,”她說。“他能夠使用散射光演示出一個速度為1Gb/s的係統,這項成果的意義相當重大。它大大降低了收發係統的複雜性。”
凱(kai)夫(fu)拉(la)德(de)和(he)法(fa)德(de)魯(lu)拉(la)建(jian)造(zao)的(de)實(shi)驗(yan)係(xi)統(tong)使(shi)用(yong)低(di)能(neng)量(liang)的(de)紅(hong)外(wai)激(ji)光(guang),防(fang)止(zhi)對(dui)眼(yan)睛(jing)或(huo)皮(pi)膚(fu)的(de)潛(qian)在(zai)傷(shang)害(hai)。他(ta)們(men)通(tong)過(guo)一(yi)個(ge)透(tou)鏡(jing)聚(ju)焦(jiao)光(guang)線(xian),在(zai)天(tian)花(hua)板(ban)上(shang)生(sheng)成(cheng)一(yi)個(ge)橢(tuo)圓(yuan)形(xing)的(de)光(guang)斑(ban);然(ran)後(hou)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)高(gao)靈(ling)敏(min)度(du)的(de)光(guang)線(xian)探(tan)測(ce)器(qi),叫(jiao)做(zuo)雪(xue)崩(beng)式(shi)光(guang)敏(min)二(er)極(ji)管(guan),來(lai)收(shou)集(ji)從(cong)天(tian)花(hua)板(ban)反(fan)射(she)的(de)光(guang)線(xian)。他(ta)們(men)使(shi)用(yong)一(yi)個(ge)塑(su)料(liao)的(de)全(quan)息(xi)透(tou)鏡(jing)從(cong)天(tian)花(hua)板(ban)光(guang)斑(ban)收(shou)集(ji)足(zu)夠(gou)的(de)反(fan)射(she)光(guang),並(bing)將(jiang)它(ta)聚(ju)焦(jiao)在(zai)光(guang)敏(min)二(er)極(ji)管(guan)的(de)感(gan)光(guang)區(qu)域(yu)。通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)這(zhe)些(xie)透(tou)鏡(jing),凱(kai)夫(fu)拉(la)德(de)和(he)法(fa)德(de)魯(lu)拉(la)可(ke)以(yi)在(zai)一(yi)個(ge)麵(mian)積(ji)為(wei)8m×4m的房間裏傳輸1Gb/s的光信號。
自由空間光通信網絡早已用於遠距離的寬帶數據傳輸,但是激光的高能量、對dui視shi線xian無wu阻zu擋dang的de要yao求qiu和he接jie收shou器qi與yu發fa送song器qi之zhi間jian極ji其qi精jing確que的de對dui準zhun要yao求qiu,限xian製zhi了le它ta們men的de可ke用yong性xing。凱kai夫fu拉la德de和he法fa德de魯lu拉la選xuan擇ze的de低di能neng散san射she光guang方fang法fa不bu需xu要yao這zhe種zhong精jing確que對dui準zhun,更geng適shi用yong於yu室shi內nei通tong信xin。凱kai夫fu拉la德de說shuo他ta們men的de係xi統tong也ye能neng使shi用yong可ke見jian光guang和he紫zi外wai線xian像xiang紅hong外wai線xian一yi樣yang工gong作zuo。
諸如英特爾、InterDigital、西門子、索尼、三星、三菱和三洋等公司都在從事光無線網絡的研究,凱夫拉德和徐說。其中幾家公司是紅外線數據協會(Infrared Data Association,IrDA)的成員,這家行業組織正在開發紅外無線通信的技術標準。IrDA最近宣布了工作速度為1Gb/s的極短距離的視距紅外通信鏈接的GigaIR標準。而為無線個人區域網絡設置標準的IEEE 802.15工作組,正在創建使用可見光的無線網絡的標準,法德魯拉說。
凱夫拉德說在光無線網絡成為現實之前, “必須進行大量的工程”。他和法德魯拉在他們的實驗係統中,使用的激光、發射器和接收器並非設計用於通信用途;所有這些設備必須為數據聯網進行優化。然而,凱夫拉德說,如果用於室內照明的白色LED燈的開發繼續保持它現在的速度,那麼三年內就可能出現可用的無線光網絡。“主要限製因素將是行業及其政策,以及消費者的需求,”他說。