【在环球影城,只有麻瓜看不到5G基站】北京环球影城可能是中国旅游史上独一份的存在:北京环球影城的总面积4平方公里,是日本大阪环球影城的2倍,新加坡环球影城的5倍,一期规模1.2平方公里,与上海迪士尼乐园形成一南一北的格局,开园后毫不意外地激起了人们的游玩热情:十一前四天,北京环球影城接待游客已超10.5万人。
这座目前亚洲最大、未来全球最大的环球影城主题公园,从2001年签订投资意向书,到2021年最终建成并终开园迎客——用技术演进的尺度来衡量,在北京环球影城筹建和建设的20年间,中国人民已从2G来到5G时代。
不过,在环球影城愉快地发朋友圈的你,知道这里的5G网络有多难搞吗?来跟着放大灯编辑感受一下。
#基站怎么建,谁说了算?#
环球影城的基站建设工作由中国铁塔公司来完成,也是铁塔公司自成立以来承接的规模最大、标准最高的主题公园项目。在北京环球影城一期园区,目前有15个宏基站和20处灯杆微基站以及75万㎡的室分系统,实现园区5G全覆盖。这些24小时工作的基站,连同北京环球影城及其配套商业设施的所有电力,均由其西侧的田府110kV变电站提供。
由于多数基站使用“建站不见站”的美化方式,我们在实际游玩时,很难一眼发现它们。
通常来说,安装信号基站有三个关键因素:基站高度(决定信号所能到达的距离),附近人流(瞬时连接请求量)和点位(密度)。
在参观中国“第一神盘” 贵阳花果园小区的5G基站 时,技术人员曾告诉放大灯编辑,花果园的移动网络建设,采用了“宏微结合、高低搭配、室内外协同”的方案。中国铁塔通州分公司工作人员表示,这与游乐园的模式完全不同:
像花果园这样的住宅或商业写字楼,只要计算好住户、工位等信息,用室内分布系统和室外宏站,满足从地面到四十几层高楼(折合有几十米)住户的移动网络需求;
相比之下,作为大型空旷场所的环球影城就不需要很多基站,不过这并不意味着基站建设工作难度有所降低,一方面,建设期间涉及部门众多,需要大量协调工作,另一方面,基站特殊美化工作无先例可循,在这种情况下,铁塔公司需要解决三个问题: 基站建在哪,建多少,建成什么样子。
基站选址的第一个标准是 覆盖,要为用户解决信号问题。
作为一个大型游乐园,环球影城不仅需要满足基本通话功能,还要满足社交网络上传、网红直播等诸多娱乐需求,“环球影城人流量大,这是与小区楼宇最大的区别。”中国铁塔通州分公司工作人员介绍,“环球影城的安检、检票以及热门功能区经常会有大量聚集,动辄需要排队三四十分钟甚至两三个小时,附近基站接到的瞬时连接请求很多,压力很大。”
#基站选址的第二个标准是 运营数据。#
游乐园内信号需求背后是人流密度。但基站与园区建设同步,在没开园时,施工方铁塔公司如何预测人流密度?实际上,铁塔公司和运营商不掌握、也无法预测,不过美方运营团队有丰富的运营经验和数据,全球四座环球影城园区哪些IP主题区人更多,排队时间更长等维度,这些都是确定基站位置和数量的重要参考信息。
即便手握热门景点的数据,确定了基站数量和位置,各方还会争论:这些基站 到底要做成什么样子?
环球影城的信号基站造型并不显眼,在一些关键区域,甚至要与园区景观融为一体。“如果造成仿生树,在四季分明的北京地区,冬季别的树叶落了之后,基站就会显得特别突兀。”中国铁塔通州分公司工作人员介绍到,环球影城基站建设最大的问题是“基站与场馆环境不符”,难以美化,主要“融入式景观”来解决,如功夫熊猫馆使用了喷涂式外挂基站,融入背景墙画;小黄人集市旁则用了烟囱造型加以美化。其中,功夫熊猫馆的外挂基站造型,双方讨论了15轮,历经45天才确定最终方案。
#在哪里更常用到5G?#
北京环球影城的官方卖点从来都不是5G,但5G可能成为未来游乐园的标配,与大型室内场馆、办公、小区等室内5G不同的是,大型游乐园的5G使用场景、使用模式和建设成本,都有其自身特点。
特殊场景下,传统室分技术也无能为力
5G时代,更多的消费和商务场景都发生在室内。据中国铁塔股份有限公司高级经理王东波的数据,5G室内业务流量比例达到80%(这个比例在4G时代为70%) [1] ;中国移动专家刁兆坤等人撰文指出,智慧家庭、智能工厂、AR/VR等超过70%的5G应用也都主要发生于室内 [2] 。而高频的5G很难穿透墙体、玻璃等障碍物进入室内,实现深度室内深度覆盖,因此“5G室分覆盖技术”成为移动通信行业关注的重点。
但室分未必能完全满足游乐园的需求。如北京环球影城的未来水世界场馆,要求在较小区域内容纳2000名观众,传统室分和微站均无法满足容量要求,铁塔公司最终的解决方案使用了“单扇区宏站”技术(简单的理解,就是把一个室外用的、但连接数又比常用室外三扇区宏站小一些的天线放在了室内)。
游乐园有更多室外场景
虽然5G的使用场景大多都发生在室内,但游乐园,大量人流聚集、排队或游玩等行为都在室外完成,使得室外体验也很重要。
因此,大型游乐园的5G通信系统覆盖,又是一门平衡的技术。
中国铁塔公司信息显示,其承建的5G基站超过90万,目前在北京已完成25000余座5G基站建设。长远来看,目前国内5G建设尚处于爬坡期。研究机构“知常容”预计,全周期5G宏基站规模为460万,其中2021年新增5G基站约70万座左右,2022/2023年新增会达到90万~100万座,2022年5G基站建设将达到高峰期。
如果5G只是让你在游乐园里愉快地刷朋友圈直播,那也未免大材小用了——在这条新的高速路上,车联网、智慧医疗、工业物联网、AR/VR等交叉产业的应用都已起步,接下来五年,是见证新技术经济出现的时代。
https://t.cn/A6xhsowh
这座目前亚洲最大、未来全球最大的环球影城主题公园,从2001年签订投资意向书,到2021年最终建成并终开园迎客——用技术演进的尺度来衡量,在北京环球影城筹建和建设的20年间,中国人民已从2G来到5G时代。
不过,在环球影城愉快地发朋友圈的你,知道这里的5G网络有多难搞吗?来跟着放大灯编辑感受一下。
#基站怎么建,谁说了算?#
环球影城的基站建设工作由中国铁塔公司来完成,也是铁塔公司自成立以来承接的规模最大、标准最高的主题公园项目。在北京环球影城一期园区,目前有15个宏基站和20处灯杆微基站以及75万㎡的室分系统,实现园区5G全覆盖。这些24小时工作的基站,连同北京环球影城及其配套商业设施的所有电力,均由其西侧的田府110kV变电站提供。
由于多数基站使用“建站不见站”的美化方式,我们在实际游玩时,很难一眼发现它们。
通常来说,安装信号基站有三个关键因素:基站高度(决定信号所能到达的距离),附近人流(瞬时连接请求量)和点位(密度)。
在参观中国“第一神盘” 贵阳花果园小区的5G基站 时,技术人员曾告诉放大灯编辑,花果园的移动网络建设,采用了“宏微结合、高低搭配、室内外协同”的方案。中国铁塔通州分公司工作人员表示,这与游乐园的模式完全不同:
像花果园这样的住宅或商业写字楼,只要计算好住户、工位等信息,用室内分布系统和室外宏站,满足从地面到四十几层高楼(折合有几十米)住户的移动网络需求;
相比之下,作为大型空旷场所的环球影城就不需要很多基站,不过这并不意味着基站建设工作难度有所降低,一方面,建设期间涉及部门众多,需要大量协调工作,另一方面,基站特殊美化工作无先例可循,在这种情况下,铁塔公司需要解决三个问题: 基站建在哪,建多少,建成什么样子。
基站选址的第一个标准是 覆盖,要为用户解决信号问题。
作为一个大型游乐园,环球影城不仅需要满足基本通话功能,还要满足社交网络上传、网红直播等诸多娱乐需求,“环球影城人流量大,这是与小区楼宇最大的区别。”中国铁塔通州分公司工作人员介绍,“环球影城的安检、检票以及热门功能区经常会有大量聚集,动辄需要排队三四十分钟甚至两三个小时,附近基站接到的瞬时连接请求很多,压力很大。”
#基站选址的第二个标准是 运营数据。#
游乐园内信号需求背后是人流密度。但基站与园区建设同步,在没开园时,施工方铁塔公司如何预测人流密度?实际上,铁塔公司和运营商不掌握、也无法预测,不过美方运营团队有丰富的运营经验和数据,全球四座环球影城园区哪些IP主题区人更多,排队时间更长等维度,这些都是确定基站位置和数量的重要参考信息。
即便手握热门景点的数据,确定了基站数量和位置,各方还会争论:这些基站 到底要做成什么样子?
环球影城的信号基站造型并不显眼,在一些关键区域,甚至要与园区景观融为一体。“如果造成仿生树,在四季分明的北京地区,冬季别的树叶落了之后,基站就会显得特别突兀。”中国铁塔通州分公司工作人员介绍到,环球影城基站建设最大的问题是“基站与场馆环境不符”,难以美化,主要“融入式景观”来解决,如功夫熊猫馆使用了喷涂式外挂基站,融入背景墙画;小黄人集市旁则用了烟囱造型加以美化。其中,功夫熊猫馆的外挂基站造型,双方讨论了15轮,历经45天才确定最终方案。
#在哪里更常用到5G?#
北京环球影城的官方卖点从来都不是5G,但5G可能成为未来游乐园的标配,与大型室内场馆、办公、小区等室内5G不同的是,大型游乐园的5G使用场景、使用模式和建设成本,都有其自身特点。
特殊场景下,传统室分技术也无能为力
5G时代,更多的消费和商务场景都发生在室内。据中国铁塔股份有限公司高级经理王东波的数据,5G室内业务流量比例达到80%(这个比例在4G时代为70%) [1] ;中国移动专家刁兆坤等人撰文指出,智慧家庭、智能工厂、AR/VR等超过70%的5G应用也都主要发生于室内 [2] 。而高频的5G很难穿透墙体、玻璃等障碍物进入室内,实现深度室内深度覆盖,因此“5G室分覆盖技术”成为移动通信行业关注的重点。
但室分未必能完全满足游乐园的需求。如北京环球影城的未来水世界场馆,要求在较小区域内容纳2000名观众,传统室分和微站均无法满足容量要求,铁塔公司最终的解决方案使用了“单扇区宏站”技术(简单的理解,就是把一个室外用的、但连接数又比常用室外三扇区宏站小一些的天线放在了室内)。
游乐园有更多室外场景
虽然5G的使用场景大多都发生在室内,但游乐园,大量人流聚集、排队或游玩等行为都在室外完成,使得室外体验也很重要。
因此,大型游乐园的5G通信系统覆盖,又是一门平衡的技术。
中国铁塔公司信息显示,其承建的5G基站超过90万,目前在北京已完成25000余座5G基站建设。长远来看,目前国内5G建设尚处于爬坡期。研究机构“知常容”预计,全周期5G宏基站规模为460万,其中2021年新增5G基站约70万座左右,2022/2023年新增会达到90万~100万座,2022年5G基站建设将达到高峰期。
如果5G只是让你在游乐园里愉快地刷朋友圈直播,那也未免大材小用了——在这条新的高速路上,车联网、智慧医疗、工业物联网、AR/VR等交叉产业的应用都已起步,接下来五年,是见证新技术经济出现的时代。
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#你不知道的科学那些事儿# 【可见光通信了解一下[来]没有辐射隐忧,使用起来更安全[鼓掌]】可见光即电磁波谱中人眼可以感知的部分,除了提供给人类丰富的色彩世界、照亮夜晚的黑,业已被科研人员逐步发掘出更多潜力,可见光通信便是其中之一。
可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管(LED)的驱动电流上,使LED灯具以极高的频率闪烁。
闪烁频率可以躲过人眼,却绕不过光电探测器,后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息,就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控,还可以让计算机、手机连接上互联网。
近日,电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文,系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展,及其LED器件的性能改进和器件创新,探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略,尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi(Light Fidelity)等应用场景。
可见光的妙用
谈到无线网,人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G,皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展,光的传输又重回大众视野。其实,早在19世纪80年代,电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念,即将语音信号调制在太阳光中,可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”,但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。
“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号,还是现在的光纤通信乃至可见光通信,原理并无太大差异,都是由发射器发出信息,再由接收器‘翻译’,主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态,但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码,传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0,无遮挡是1,那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”
在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中,一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明,还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起,只需呼唤智能音箱,使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时,智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。
作为实验室负责人,他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难,先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年,通过主持可见光通信国家重点研发计划项目,陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。
在他眼中,可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡,影响信号传递,但反过来想,光是直线传播,虽然无法穿透不透明的阻隔,但如果在光线直射下,信号则会更强,而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯,也不会互相产生影响,反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为,可见光通信的信号使用安全性高、可见易控,靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域,同时能通过肉眼观察信号覆盖区域,并能有效防止信息泄露,是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。
就目前研究结论看,LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外,还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言,可见光没有辐射的隐忧,使用起来更安全。此外,像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合,可见光通信也能派上用场。由此,可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题,也解决了能源环保问题。
为什么是LED
既然可见光通信具有独特的优势,那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术,而非得是LED时代呢?受访专家解释说,首先,LED具备多方面的优势,例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等,被普遍认为属于下一代主流照明技术;其次,用固态半导体芯片作为发光材料的LED,更容易被人“控制”。
而让LED成为可见光通信的载体,先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中,存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰,同时随着传输距离的加大,接收机接收到的信号十分微弱,因此需要更灵敏的接收器,同时要对信号进行前置处理,摒除干扰。
之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前,LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统,编码方式大多为二进制开关键控(OOK)编码,传递效率较低,也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。
另外,还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中,LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角,光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中,由于LED单元灯分布位置不同,以及大气信道中存在的粒子散射,导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸,每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内,产生码间干扰(ISI),此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码,降低ISI的影响。
随着研究的深入,除了最初的白光LED,国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED,以及激光灯都进行了相关研究。
陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下,能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年,他们在Optics Express期刊上发表的成果显示,OOK调制速率可达550Mbps;2020年,在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下,OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时,没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5,系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。
未来可期
“随着环保节能减碳日益受到重视,半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低,虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材,但是随着通信技术的积累与材料的拓宽,可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。
在论文中,巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如,像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件,或者柔性生物传感器,再或者水下通信,以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为,可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容,是增量的过程,而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说,“不久前郑州遭遇内涝时,基站罢工,手机信号全无,造成出行困难。如果可见光照明可以应用,那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点,用于应急通信。如果遭遇大面积停电,使用无人机替代也可。”
不仅如此,如果将可见光与柔性织物相结合,那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。
“既然光能传递信号,那么以后的电视广告,也不再需要在屏幕上显示二维码,有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说,“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚,例如在金属密闭空间内,电磁波因为强反射可能会产生严重干扰,但是可见光不会,希望有机会与有需求的机构合作,拓宽可见光通信的应用范围。”
最后,巫江表示,虽然可见光应用领域广泛,但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合,以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe
可见光通信技术的原理是将需要传输的信息调制到发光二极管(LED)的驱动电流上,使LED灯具以极高的频率闪烁。
闪烁频率可以躲过人眼,却绕不过光电探测器,后者只需检测到这种高频闪烁携带的通信信息,就可以对LED灯光照射下的电器进行万能遥控,还可以让计算机、手机连接上互联网。
近日,电子科技大学教授巫江与萨里大学、剑桥大学等科研人员共同在《自然—电子》上发表论文,系统论述了有机半导体、胶体量子点和金属卤化物钙钛矿材料的发展,及其LED器件的性能改进和器件创新,探讨了新型光源的带宽调制机理与外量子效率的优化策略,尤其是新型LED光源在片上光互连和Li-Fi(Light Fidelity)等应用场景。
可见光的妙用
谈到无线网,人们更熟悉的是肉眼不可见的电磁波。且不论是2G还是现在的5G,皆由其将移动终端接入互联网。而随着光纤通信的发展,光的传输又重回大众视野。其实,早在19世纪80年代,电话的发明人亚历山大·贝尔就曾提出“光子电话”的概念,即将语音信号调制在太阳光中,可以实现在数百米之外的地方接收并转换回语音信号。这个想法虽然过于“前卫”,但是光能传递信号一事却一直被可见光研究人员铭记于心。
“不论贝尔曾经提出的太阳光传输信号,还是现在的光纤通信乃至可见光通信,原理并无太大差异,都是由发射器发出信息,再由接收器‘翻译’,主要区别只是传输介质不同。”巫江在接受《中国科学报》采访时解释说。发射的信息只有0和1两种状态,但是经过编码的可见光波就可生成不同组合的编码,传递复杂的信息。“如果遮挡光线是0,无遮挡是1,那么可见光在人眼无法捕捉的快速闪烁中就可完成信息传递。”
在中国科学院半导体研究所可见光通信实验室中,一盏暖白色的灯在白天也亮着。它负责的不仅仅是照明,还将房间内的电脑、空调、电视等电器连接在一起,只需呼唤智能音箱,使用者便可借助灯光随意控制房间内任意电器。其秘密就在每个电器终端安装的一个小小接收器上。“你看我用手遮挡接收器时,智能音箱便无法将指令传过来。”中国科学院半导体研究所光电子研发中心研究员陈雄斌在接受《中国科学报》采访时进行了可见光智能家居系统的功能演示和原理讲解。
作为实验室负责人,他早在2008年就开始从事可见光通信技术研究。团队经过夜以继日的攻坚克难,先后在2009年的中国国际工业博览会和2010年的上海世博会上公开展示可见光通信技术研究成果。2017年,通过主持可见光通信国家重点研发计划项目,陈雄斌逐步将可见光通信技术工程化并进行了商业化推广。
在他眼中,可见光通信的劣势也是优势。“很多人担心光线容易被遮挡,影响信号传递,但反过来想,光是直线传播,虽然无法穿透不透明的阻隔,但如果在光线直射下,信号则会更强,而且保密性更佳。甚至即便是充当可见光发射点的两盏很近的灯,也不会互相产生影响,反而会因为两个点直射的信号覆盖范围不交叉而保证了很好的通信信噪比。”陈雄斌认为,可见光通信的信号使用安全性高、可见易控,靠透镜和灯罩就可以灵活控制信号覆盖区域,同时能通过肉眼观察信号覆盖区域,并能有效防止信息泄露,是保障室内人口密集区域通信容量的最佳选择。
就目前研究结论看,LED可见光通信除了信号光源发射功率高的优势外,还可以省去再额外拉线安装互联网接口的麻烦。且相较于电磁波而言,可见光没有辐射的隐忧,使用起来更安全。此外,像医院、核电站和空间站等对电磁干扰有严格限制的场合,可见光通信也能派上用场。由此,可见光通信既解决了无线频谱资源拓展的问题,也解决了能源环保问题。
为什么是LED
既然可见光通信具有独特的优势,那么为何白炽灯年代不推广可见光通信技术,而非得是LED时代呢?受访专家解释说,首先,LED具备多方面的优势,例如使用寿命长、安全可靠以及节能度高等,被普遍认为属于下一代主流照明技术;其次,用固态半导体芯片作为发光材料的LED,更容易被人“控制”。
而让LED成为可见光通信的载体,先要解决的是光信号接收问题。在LED可见光通信系统中,存在着强烈的背景噪声及电路固有噪声的干扰,同时随着传输距离的加大,接收机接收到的信号十分微弱,因此需要更灵敏的接收器,同时要对信号进行前置处理,摒除干扰。
之后需要解决的就是调制、编码以及解调技术问题。目前,LED可见光无线通信系统大多采用强度调制的直接检测非相干系统,编码方式大多为二进制开关键控(OOK)编码,传递效率较低,也可以采用光学组编码形式如脉冲位置调制来达到更高的发送速率。
另外,还需要码间干扰克服技术支持。在室内LED可见光通信系统中,LED光源具有较大的发射功率和宽广的辐射角,光线分布在整个房间。OOK编码器输出的矩形脉冲在传播过程中,由于LED单元灯分布位置不同,以及大气信道中存在的粒子散射,导致了不同的传输延迟。光脉冲会在时间上延伸,每个符号的脉冲将加宽延伸到相邻符号的时间间隔内,产生码间干扰(ISI),此时就需要采用抗扰动滤波器的相关电平编码,降低ISI的影响。
随着研究的深入,除了最初的白光LED,国内外研究人员也对RGB LED、OLED、Micro LED,以及激光灯都进行了相关研究。
陈雄斌开始研究时也曾遇到过灯光闪烁、通信速率低等问题。但在其团队不懈努力下,能用室内照明最常用的荧光型LED做高速可见光通信成为了他们的技术特色。2014年,他们在Optics Express期刊上发表的成果显示,OOK调制速率可达550Mbps;2020年,在荧光型LED为光源、PIN管做探测器的前提下,OOK调制速率达到1.2Gbps、传输距离3.4米时,没加检错纠错时平均误码率1.61×10-5,系统的3dB带宽已经拓展到了498MHz。
未来可期
“随着环保节能减碳日益受到重视,半导体照明的应用也日益广泛。传统LED相对成本较低,虽然目前LED的主要赛道还是显示器与照明器材,但是随着通信技术的积累与材料的拓宽,可见光通信未来的应用场景将越来越广泛。”巫江说。
在论文中,巫江与其他作者设想了几种可见光通信的应用场景。例如,像自动驾驶这样对延时要求严格的短程通信集成组件,或者柔性生物传感器,再或者水下通信,以及用于精确跟踪和定位的物联网传感器和室内数据服务等。“我个人认为,可见光通信将在原来的电磁波无线网技术解决方案基础上提供更多的新内容,是增量的过程,而不是简单地重复现有的技术。”巫江举例说,“不久前郑州遭遇内涝时,基站罢工,手机信号全无,造成出行困难。如果可见光照明可以应用,那么只需要在高楼上安装灯塔就可以作为紧急的数据连接点,用于应急通信。如果遭遇大面积停电,使用无人机替代也可。”
不仅如此,如果将可见光与柔性织物相结合,那么柔性织物在进行显示的同时也可以成为无线网的发射或者接收方。
“既然光能传递信号,那么以后的电视广告,也不再需要在屏幕上显示二维码,有购买需求的观众只需打开摄像头就能自动扫描到电视机背光源传递的隐形产品链接。”陈雄斌说,“我希望可见光通信有更大空间施展拳脚,例如在金属密闭空间内,电磁波因为强反射可能会产生严重干扰,但是可见光不会,希望有机会与有需求的机构合作,拓宽可见光通信的应用范围。”
最后,巫江表示,虽然可见光应用领域广泛,但是信号发射器与接收器等元器件的集成、如何与现有平台更好地融合,以及国际应用标准的建立等都需要时间。https://t.cn/A6IePpxe
【清华大学电子系宋健团队牵头的“灯联网”项目获得国际电联信息社会世界峰会冠军奖】5月19日,清华大学电子系宋健团队牵头完成的“灯联网”(Internet of Light)项目在国际电联主办的2021年信息社会世界峰会奖(World Summit on the Information Society Prizes 2021)评选活动中获冠军项目,相关成果还将收录在国际电联的网站以及出版物《信息社会世界峰会:2021年成功事迹》(WSIS Stocktaking: Success Stories 2021)中向全球发行。“灯联网”项目很好地契合了联合国的可持续发展目标,即确保健康的生活和促进所有人的福祉,以及建设灵活的基础设施,促进可持续工业化和促进创新。
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