用燈光上網

隨著信息化時代的來臨，通信正成為人類生活的基本需求之一。而在飛機飛行過程中，乘客無法正常地進行手機和網絡通信。到目前為止，全球幾乎所有航空公司都禁止乘客在航班起飛后撥打手機、無線上網，因為手機和無線終端發出的射頻信號會對飛機的導航和通訊系統造成干擾，從而影響正常飛行。

如果你去2010年上海世博會參觀航空館，可以在未來展示區看到飛機內光學無線網展示：在飛行途中，旅客只需打開閱讀燈，用筆記本電腦對著燈光就可連上網絡，隨時收發郵件、查看網頁、收看喜歡的電視節目，因為沒有射頻信號，不會對飛機通信帶來任何干擾。如果家里有這樣一套裝置，也可以實現光無線上網而不用擔心隔壁鄰居“借光”看到你上網的內容。用LED光作為電腦與網絡連接的最后的幾米，這就是科學家研究的內容。

智能照明

在照明領域，LED發光產品的應用正吸引著世人的目光，LED作為一種新型的綠色光源產品，必然是未來發展的趨勢，21世紀將進入以LED為代表的新型照明時代。LED作為照明光源，具有長壽命、低電壓、低功耗的特點，可以比普通照明燈節省60％以上的能耗，是未來照明的一種選擇，實現信息傳輸是其應用的方向之一。

在辦公室內，燈泡是必備的裝置。那么，能不能依靠燈光來傳遞數據呢?由美國政府投資1，85億美元，為期10年的“智能照明”倡議把無線通信能力嵌入未來的LED照明安裝之中。倡議采用可見光束實現無線電設備與基于LED的照明設備之間的通信。隨著白熾燈和日光燈被取代，基于LED的方案也可以被用于在LED的應用日益增多的汽車之間進行通信。整個目標是把通信能力構建在所有的LED照明之中，與此同時，減輕互聯網的擁擠程度。

目前，“智能照明”由接入控制器、照明LED燈和用戶適配器三部分組成。其中，接入控制器連接電信網絡，用戶適配器連接用戶計算機，接入控制器將電信網絡信號通過LED的燈光傳輸到接在電腦上的用戶適配器；而電腦上的信息，再通過用戶適配器控制紅外光傳輸回網絡，達到雙向交互。作為系統的一個組成部分，研究人員需要的接收器是采用LED制成，方法就是采用同一只具有反偏置的LED，使得LED的一部分作為接收器，而另一部分作為發射器。

燈泡取代無線電

現有的無線網絡使用無線電波傳輸信號，讓我們擺脫了網線的束縛。但是無線電波會向四周傳播，輕則被人盜用上網，重則泄露個人隱私或商業機密，給我們帶來安全隱患。無線光網技術是提供室內無線寬帶的一個極具吸引力的替代方案。它不僅能提供更高速的寬帶網絡接入，而且無法穿墻而過，讓我們在享受無線多媒體網絡服務的同時，不必再擔心隔墻有“耳”了。

無線光局域網不是用無線電波，而是用經過編碼的白色光束或紅外光束來傳送數據——電視機的遙控器就是用不可見的紅外光發送控制信號的。無線光網系統可以把無線數碼設備連接到房間內的數據端口上，而端口則連在接入整棟住宅或大樓的高速寬帶網絡上。這種目前正在迅速發展的新技術擁有幾大優勢：聚焦光束所覆蓋的通信區域(稱為單元，即基本服務區域)是不受干擾的，可以為多位用戶提供幾乎無限的帶寬；光波與無線電波不同，無法穿透墻壁，這就保證了通信幾乎百分之百的安全；光無線系統特別適合面積較大且有多位寬帶用戶近距離工作的辦公場所。傳送數據的是光波(或者說光子)，而不是波長較長的無線電波和微波。現有的無線光網系統使用的是低強度的紅外線，這些“光”的波長略長于可見光，但遠小于無線電波的波長。

要在整個辦公場所，或者機場餐廳之類的公共場所實現互聯互通，這種發射端對準接收端才能工作的系統就非常不切實際了。為了實現室內信號的完全覆蓋，無線光網絡必須讓載有數據的光束散布于整個室內空間。室內的任何一處地方，包括墻壁、桌面、飲水機甚至人臉，都可以反射經過編碼的紅外光束，讓紅外線遍布于室內。這樣一來，不論接收設備指向哪個方向，都能接收到紅外光束。市面上的一些紅外網絡產品已經使用了這種方法，不過，反射的紅外光束會產生某種與回聲相似的效果，使信號接收設備難以確定截獲的信號是否是真正準確的數據，從而導致數據丟失，嚴重限制網絡的數據傳輸速度。美國賓夕法尼亞州立大學的研究小組開發了一種新型無線光網系統，它使用一組鉛筆粗細的紅外光束來傳送數據。這個低強度紅外光束網可以覆蓋整個室內空間，每一條光束都攜帶相同的信號。這套系統將接入室內的上網端口與所有配備了紅外接收裝置的數碼設備連接起來。由于室內到處都有攜帶著相同信號的編碼光束，用戶不管如何走動，都能與網絡保持聯系，一旦他與先前那條光束失去聯系，馬上又能同新的光束接頭。由于接收裝置同時接收多個完全相同的數據流，糾錯也變得相當簡單：只要比較一下從幾條光束接收到的數據，便可確保數據的準確性。這種光束網可以實現高速數據傳送，傳輸速率可達每秒1兆，比DSL調制解調器快了上百倍，而傳輸出錯率則幾乎為零。

光橋傳數據

“可見光通信”系統，是利用熒光燈或發光二極管等發出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的，將高速因特網的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。該系統能夠覆蓋室內燈光達到的范圍，電腦不需要電線連接。與目前使用的無線局域網(無線LAN)相比，“可見光通信”系統可利用室內照明設備代替無線LAN局域網基站發射信號，其通信速度可達每秒數十兆至數百兆，傳輸速度甚至超過了光纖通信。

只要在室內燈光照到的地方，就可以長時間下載和上傳高清晰畫像和動畫等數據。該系統還具有安全性高的特點，用窗簾遮住光線，信息就不會外泄至室外，同時使用多臺電腦也不會影響通信速度。由于不使用無線電波通信，對電磁信號敏感的醫院等部門可以自由使用該系統。目前室內無線通信能滿足要求的最好選擇就是白光LED。白光LED在提供室內照明的同時，被用作通信光源，有望實現室內無線高速數據接入。

將LED照明燈組成可見光無線通信系統的研究工作，在日本首先開展，并得到日本政府的重視。日本大學在2000年提出了構建利用LED照明燈作為通信基站進行信息無線傳輸的室內通信系統。利用對LED燈的調制進行信息和控制指令傳輸，LED燈以極快的頻率開關，燈光在閃爍時發出脈沖，實現信號傳送。這種高頻的閃爍是人眼無法察覺的，因此半導體照明信息網可以同時兼顧照明和信息發送兩個方面。日本政府將把這一技術作為下一代寬帶網普及，預計在未來5年內實用化。

未來前景廣闊

未來半導體照明路燈采用LED聯網，汽車采用LED作為前燈和后燈；智能交通可以做到新的一個層面：商輛汽車前后燈亮起可以傳遞實時路況信息，路燈也可以通報路況。在高速鐵路上，當時速超過300千米，無線信號會時有時無，如果在高鐵上用LED上網，就可以避免這種問題。

LED照明光無線通信在國外也還處在起步和摸索階段，但其應用前景非常看好，不僅可以用于室內無線接入，還可以為城市車輛的移動導航及定位提供一種全新的方法。汽車照明燈基本都采用LED燈，可以組成汽車與交通控制中心、交通信號燈至汽車、汽車至汽車的通信鏈路，這也是LED可見光無線通信在智能交通系統的發展方向。飛機內半導體照明信息網基于非射頻接八的特性，利用飛機內部的LED閱讀燈作為網絡接入點，可實現人們在飛機內上網的夢想。目前，美國和韓國等發達國家都投入了人力和物力從事相關技術的研究與開發工作。美國成立了由波士頓大學、倫斯勒理工學院、新墨西哥大學組成的LED智能照明中心，已經開發出基于LED燈的點到點數據傳輸演示系統。其他代表性研究機構還有韓國的三星公司、英國的牛津大學、德國的西門子公司、法國電信等，他們也實現了基于白光LED點到點通信。

另外，人們利用手機或者計算機可以隨時隨地控制LED燈，燈光下的各種家用電器就能“各司其職”。下班回家前，主人可以利用網絡遠程控制家里的LED燈指揮家電工作。回家后，主人可以享受空調調節好的適宜溫度，并在音樂中享用微波爐已經提前做好的飯萊，主人的手機就是家里所有電器的集中無線遙控器。同時，世博展示區還描繪了一幅在燈光下網上沖浪的畫面。LED照明光無線通信能逐步取代現在單一功能的照明系統和網絡接入系統，具有很好的經濟和社會效益以及市場推廣前景。光學無線通信因為沒有射頻污染，是典型的綠色健康通信。照明、智能通信、智能控制三者的有機融合，為我們提供更加節能、環保、方便和現代的城市生活方式，這與2010年上海世博會主題“城市，讓生活更美好”非常吻合。