浴光人家

鄭博熙+王斛成+許超+王飛

摘 要：在信息時代，人類生活離不開通信技術。相對于有線通信技術、無線電通信技術，無線光通信技術具有不受帶寬、頻譜資源限制、無電磁污染、設備組成簡單、保密性強等優點。為此本作品采用定向激光解決各類信息的入戶問題，以紅外光和可見光為載體，采用自由空間光通信技術和可見光通信技術實現室內信息的無線覆蓋，開發了融家居供電，照明，媒體信息、網絡信息、控制信號傳輸于一體的智能光通信系統——浴光人家。

關鍵詞：自由空間光通信；可見光通信；光云播放媒體；LIFI

1 作品詳細介紹

“浴光人家”由信號塔、激光通信設備、太陽能電池板、紅外通信燈、LED燈、光端機和各種家用電器組成。

信號塔將信息源包含的信息加載于激光通信設備形成調制激光，調制激光照射在太陽能電池板上；白天，由紅外燈形成全覆蓋、無死角的紅外信息場，“光端機”將所接收到的信號傳輸至相應設備，實現無線方式的家居內部信息互聯互通；晚間，由LED代替紅外燈解決光纖入戶后的“最后一公里”問題。

作品主要研究以下四種關鍵技術，分別對應“浴光人家”的功能模塊：

（1）激光調制技術

以信息塔發出的音視頻信號、家用電器控制信號和網絡信息為基帶信號，對激光的調制技術，實現激光通信。

（2）信息融合技術

由錄音機、攝像頭、網線、直插電子元件組成的信息源包含了音頻信號、視頻信號、控制信號和網絡信息的多種信息融合技術。

（3）自由空間光通信技術

自由空間光通信技術利用波長為850 nm的紅外波，保證在紅外燈/LED燈與光端機之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發射功率，以大氣作為傳輸媒質來進行光信號傳送，達到通信目的。

（4）可見光通信技術

由于白光LED具有功耗低、使用壽命長、尺寸小、綠色環保等優點，可見光通信技術成為了一種在白光LED技術上發展起來的新興的無線光通信技術。與傳統的射頻通信和自由空間光通信技術相比，可見光通信技術具有發射功率高、無電磁干擾、節約能源等優點，因而“浴光人家”白天使用自由空間光通信技術、夜間使用可見光通信技術。

2 工作原理

“浴光人家”組成與工作原理框圖如圖1所示

圖1 “浴光人家”組成與工作原理框圖

3 作品創新點

“浴光人家”的創新點核心在于構建了激光-紅外/LED復合式通訊系統，并結合綠色環保、智能的時尚家居理念，著重打造了“五個綠色”。

（1）綠色通信：采用“信號塔-紅外中繼-光端機”的三級光通信結構結合“激光通信信道+紅外信息場”的雙層結構，實現了遠距離高帶寬、高保密信號傳輸和室內的全方位、無死角的信號覆蓋，避免了電磁污染。

（2）綠色媒體：利用大氣為信道傳輸音頻、視頻信號、網絡信息、家用電器的控制信號，將復雜的有線通信變成無形、無線通信，構建“光-云播放媒體”，簡化了家居施工工程，降低了裝修成本。

（3）綠色網絡：將網絡信號融入光信道，基于“浴光人家”的復合式通信網，構建了室內“LI-FI”，形成全方位、無死角的室內網絡覆蓋。用不到1/5的成本就解決了光纖入戶的“最后一公里”問題。

（4）綠色控制：在家用電器上嵌入光接收終端——光端機，光端機接收信息塔發送的控制信號，實現家用電器的遠距離智能控制。無需更換現有家電，利用極低的成本，便可完成家用電器遠程控制的無縫接入。

（5）綠色供電：采用太陽能供電，并使用太陽能板接收來自信號塔的激光，使激光在完成通信的同時可以將剩余能量用于室內照明供電，真正做到節約點滴能源。