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华体会,Li-Fi:照亮通向更高通信数据速率之路

发布日期:2024-09-10

 

无线电频谱是一种贵重资本,而且很快就会被占用终了。不消多久,城市地域的Wi-Fi用户就会心识到四周路由器发生的干扰会若何影响收集装备能够实现的通讯机能。对这个问题的第一种回应是简单地增添更多的频带,除最后的2.4GHz频段(仍需要与蓝牙等很多其他和谈同享)外,Wi-Fi还增添了对5GHz四周更多信道的撑持。可是,因为还太多其他利用需要占用这部门RF频谱,Wi-Fi能够扩大的频带数目遭到严酷限制。

跟着时候的推移,更进步前辈的Wi-Fi装备开辟人员经由过程采取各类手艺将更大都据纳入焦点频谱来应对频次限制问题,这些包罗在每一个无线电符号中发送多个数据位元的高级调制方案,和可以或许将传输引向各个领受器天线分集加强功能等等。其他方案已将Wi-Fi移至10GHz以上的频次规模,如许能够供给更高的带宽信道和响应的高数据速度。可是,为何不进一步提高电磁频谱并操纵红外或可见光呢?

可见光通讯已摆设到点对点回程利用,以实现跨越100Mbit/s的数据速度,而在深峡谷等利用场景中,铺设电缆底子不成行。今朝也正在研究基在光的数据传输,用在改良年夜气层之上和海洋中系统的连通能力。RF在水中散射很快,是以很难采取具有响应低数据速度旌旗灯号的极低频载波,并在其之上成立靠得住的通讯。按照比来的研究,虽然水也强烈接收可见光频次的红色长波端,但蓝绿色激光能够在数十米距离以高达100Mbit/s的数据速度进行传输。针对更远距离利用,美国宇航局已最先利用调制红外激光进行地对空通讯实验。622Mbits/s信道经由过程与轨道卫星进行通讯的分歧地面站之间进行切换,避免了因为云雾酿成的衰减。

Li-Fi版本可见光通讯针对的是更现实利用。虽然进行了一些调剂,但这类手艺的开辟是为了操纵尺度灯具中的LED。很多商用LED灯具利用高亮度组件,这些组件在光谱的蓝色结尾发生光,黄色磷光体涂层将光的全体色彩变成白色。磷光体的感化是下降施加在光源上任何幅度调制的影响,从而将其带宽限制在2MHz摆布。可是,假如领受器滤除黄色份量,则准绳上能够实现高达1Gbit/s的数据速度。经由过程使领受器响应具有可调色灯具的分歧组件(凡是利用红色、绿色和蓝色LED的夹杂),能够将数据速度提高到5Gbits/s或更高。由Harald Haas传授(他缔造了Li-Fi一词)带领的爱丁堡年夜学(University of Edinburgh)团队尝试注解,在照冥具中添加激光二极管并使其并行传输,能够实现跨越100Gbit/s的传输速度。

Li-Fi与在10GHz以上无线电频谱中运转的Wi-Fi版本同享一些利用属性。跟着载波旌旗灯号频次增年夜,RF通讯变得更具标的目的性。虽然利用10GHz以上信道的和谈(例如5G蜂窝收集)会操纵反射来提高领受机能,但通讯信道仍将首要基在视距传输。

因为Li-Fi具有更强的标的目的性,是以它答应建立“ attocell”,例如,一个在筒灯(downlight)下操作的单个用户具有本身的带宽。可是,Li-Fi其实不是纯洁的视距手艺,它具有必然的能力去操纵反射,从而不再需要严酷连结视野传输路径。这能够经由过程利用编码系统(例如正交频分复用(OFDM))来实现,这类系统比初期Li-Fi尝试中采取的简单二进制代码更加复杂。

Li-Fi较强的标的目的性在平安性利用方面具有潜伏劣势。因为旌旗灯号在很年夜水平上不受发射器下方锥形光的影响,底子不会穿透坚忍的墙壁。例如IEEE 802.11ax等一些建议的60GHz Wi-Fi传输方案采取的手艺使穿过墙壁传输旌旗灯号成为可能,由于该尺度工作组认为这对家庭的全体采取相当主要。在利用Li-Fi时,任何想要阻挡旌旗灯号的黑客都必需接近发射器和正当的领受器,仅此要求就较着增年夜了被检测出的机遇。IEEE 802.11bb工作组提出的一个利用案例是具有Li-Fi功能的台灯,它能够在用户计较机和焦点收集之间供给平安的无线毗连。从装备到灯具的上行链路信道是采取在红外区工作的较小发射器。如许能够避免干扰下行旌旗灯号,并具有不分离装备用户留意力的益处。在手艺成长的初期阶段,人们担忧用户是不是会留意到Li-Fi发射器的转变,其调制速度是如斯之高,除总光输出的色彩均衡可能产生偏移以外,其它影响其实不较着。虽然如斯,这也是灯具设想师可以或许抵偿的一个身分。

在把Li-Fi安装到天花板灯上时,其潜伏的错误谬误之一是同信道干扰。在这类环境下,光锥发生交汇,是以领受器不会从任何一个发射器取得清楚旌旗灯号。基在OFDM的编码方案除可以或许操纵从墙和其他用在通讯的物体反射光以外,还助在降服上述问题。 IEEE 802.11bb工作组制订了一个和谈,最少可供给10Mbits/s的数据速度,并可能晋升到5Gbits/s的峰值,这是普遍采取的基在5GHz载波IEEE 802.11n Wi-Fi速度的十倍。Wi-Fi的最新版本和当前更高贵的IEEE 802.11ac版本缩小了这一差距,它能够供给1.73Gbits/s的速度。

Wi-Fi手艺的一个许诺是到达与Li-Fi峰值数据速度根基分歧,这类合作是源自采取60GHz摆布载波频次的IEEE 802.11ax和802.11ay版本Wi-Fi。这些尺度改良了在初次测验考试建立60GHz Wi-Fi-IEEE 802.11ad时碰到感化距离太短问题。一些测试已将IEEE 802.11ay的最高文用距离扩大到300m,使其合用在办公收集。可是,其利用模式与Li-Fi分歧,一个首要区分在在,802.11ay单个�����APP路由器能够为多个用户供给办事,而Li-Fi撑持者则但愿充实操纵attocell的概念,回程收集能够为统一房间内的多个用户供给Gbit/s级传输办事。

Wi-FiLi-Fi基在无线手艺基在光电手艺旌旗灯号可穿透墙壁需要视野路径易受潜伏的平安进犯更高的内涵平安性可能遭到其它2.4GHz发射源干扰可能遭到同信道干扰30~40m感化距离最年夜10m感化距离3.5Gbps数据速度(802.11ax)高达10Gbps数据速度

表1: Wi-Fi和Li-Fi的比力。

IEEE 802.11ay与其他年夜大都和谈之间的另外一个区分是,它能够履行其他办事,这些源在其用来抵偿妨碍物的算法。就潜伏能力而言,路由器能够映照房间,检测人员的具有,乃至能够肯定手势。在Li-Fi情况中,这些功能极可能会在零丁的摄像头帮忙下实现。

斟酌到Wi-Fi全新手艺的呈现,Li-Fi在保守家庭和办公室摆设还需要很年夜的尽力,但基在光的通讯手艺在某些情况中却具有较着的劣势。例如,在飞机上,用在为乘客供给多媒体办事的电缆分量是提高燃油效力的首要妨碍之一,经由过程用撑持Li-Fi的LED替代每一个坐位上的常规照明灯,Li-Fi能够为乘客供给高速度数据传输。在病院手术室等RF干扰是严重问题的利用中,Li-Fi供给了一种高带宽通讯处理方案。对工业系统,特别是那些具有高爆炸风险的工业系统,Li-Fi多是一种更平安的手艺。例如,处置细粉和挥发性化学物资的工场不克不及等闲采取高频RF通讯,数据电缆需要严酷的庇护办法。

因为Li-Fi新奇的手艺,它可能会在之前难以进行高速通讯的情况中实现更多利用。可是,对年夜大都环境而言,假如数据容量和便当性长短常主要的斟酌身分,Li-Fi和Wi-Fi之间的选择极可能取决在具体利用的要求。  

      审核编纂:彭静

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