近些年來(lái)，由于各種無(wú)線電和物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的蓬勃發(fā)展，無(wú)線設(shè)備不斷變多，頻譜資源日益匱乏，網(wǎng)絡(luò)變得更加擁擠和緩慢。然而，最近荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的科研人員進(jìn)行了創(chuàng)新探索，開(kāi)發(fā)了一種新型「無(wú)線紅外光通信系統(tǒng)」，可以有效應(yīng)對(duì)上述挑戰(zhàn)。

創(chuàng)新背景

近些年來(lái)，隨著物聯(lián)網(wǎng)和智能硬件技術(shù)的發(fā)展，家用的無(wú)線設(shè)備也變得越來(lái)越多，例如手機(jī)、平板電腦、智能家電等等。這些設(shè)備需要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量也越來(lái)越大，這樣使得 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)變得越來(lái)越「擁擠和緩慢」，所以業(yè)界一直在嘗試尋找其他更快更有效的無(wú)線傳輸方案。

創(chuàng)新探索

前不久，荷蘭埃因霍芬理工大學(xué)的科研人員進(jìn)行了創(chuàng)新探索，開(kāi)發(fā)了一種新型無(wú)線通信系統(tǒng)，這種無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)基于「無(wú)害的紅外線」，它不僅數(shù)據(jù)帶寬巨大(每條光線的傳輸速度大于40Gbit/s)，而且該速度無(wú)需在設(shè)備之間共享，因?yàn)槊總€(gè)設(shè)備具有自己的傳輸光線。

埃因霍芬理工大學(xué)的 Joanne Oh，是這項(xiàng)研究的主要研究人員，前不久她以優(yōu)等畢業(yè)生的榮譽(yù)獲取了博士學(xué)位。

創(chuàng)新價(jià)值

下面，我們具體解析一下這項(xiàng)創(chuàng)新的價(jià)值和技術(shù)特點(diǎn)。

易于安裝

該系統(tǒng)簡(jiǎn)便容易安裝。“光天線”是該系統(tǒng)的核心，用于傳輸無(wú)線數(shù)據(jù)，它們可以安裝于房間中間的天花板上。它可以十分精確地引導(dǎo)來(lái)自光纖的光線。

無(wú)需維護(hù)和供電

因?yàn)闆](méi)有移動(dòng)部件，所以它無(wú)需維護(hù)，也無(wú)需電力供應(yīng)。天線配有一對(duì)光柵，能夠使得光線以不同波長(zhǎng)，從不同角度發(fā)射出去。改變光線波長(zhǎng)，也會(huì)改變的光線方向。

安全無(wú)害

該技術(shù)使用了安全的紅外波長(zhǎng)，不會(huì)傷害人眼脆弱的視網(wǎng)膜區(qū)域，所以是安全無(wú)害的。

使用方便

如果用戶攜帶智能手機(jī)或者平板電腦，在房間內(nèi)隨意走動(dòng)時(shí)，當(dāng)走出一條光天線的視野，那么另外一條光天線將接管。

精準(zhǔn)定位

整個(gè)網(wǎng)絡(luò)可以利用返回方向上傳輸?shù)臒o(wú)線電信號(hào)，從而對(duì)于每個(gè)無(wú)線設(shè)備進(jìn)行精準(zhǔn)定位。

無(wú)需共享帶寬

另外，增加設(shè)備也變得很簡(jiǎn)單，同一根光線天線給每個(gè)設(shè)備分配的波長(zhǎng)不一樣，所以無(wú)需共享帶寬。

無(wú)干擾

更重要的是，不會(huì)像 Wi-Fi 網(wǎng)絡(luò)一樣接收到來(lái)自相鄰網(wǎng)絡(luò)的干擾。

頻率高

現(xiàn)有的 Wi-Fi 無(wú)線電信號(hào)的頻率在 2.5GHz 或者 5GHz。而這個(gè)新系統(tǒng)使用的紅外線的波長(zhǎng)在1500納米或者更高，光線的頻率會(huì)高出幾千倍，有些可達(dá)200THz，所以使得數(shù)據(jù)傳輸能力強(qiáng)很多。

傳輸數(shù)據(jù)能力強(qiáng)

Joanne Oh 甚至實(shí)現(xiàn)了2.5米內(nèi)42.8Gbit/s的傳輸速度。作為相對(duì)，荷蘭的平均連接速度不到其2千分之一(17.6Mbit/s)。即使你有最好的Wi-Fi系統(tǒng)，速度也不會(huì)超過(guò)300Mbit/s，不到這項(xiàng)研究中無(wú)線網(wǎng)絡(luò)速度的百分之一。

技術(shù)劣勢(shì)

目前，該系統(tǒng)只可以使用光線進(jìn)行了下載，上傳仍然是使用無(wú)線電信號(hào)，因?yàn)榇蠖鄶?shù)應(yīng)用對(duì)于上傳速度要求低較低。

其他研究

Koonen 的小組不是研究“室內(nèi)光學(xué)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)”的唯一小組，國(guó)際上還有許多其他大學(xué)和研究所在研究通過(guò)室內(nèi)LED燈光傳輸數(shù)據(jù)。然而，這些方法的瓶頸是帶寬不高而且必須設(shè)備之間必須共享網(wǎng)絡(luò)。

一些小組嘗試使用移動(dòng)鏡面導(dǎo)引紅外線，但是缺點(diǎn)是需要對(duì)鏡面主動(dòng)控制，會(huì)消耗能量，而且每個(gè)鏡面一次只能引導(dǎo)一條光線。

Koonen 和 Oh使用的光柵能處理許多光線，因此可同時(shí)連接同臺(tái)設(shè)備，互不干擾。

未來(lái)展望

博士生Oh 的工作，是更廣泛的BROWSE項(xiàng)目的一部分，該項(xiàng)目由寬帶通信技術(shù) 教授 Ton Koonen 領(lǐng)導(dǎo)，由歐洲研究委員會(huì)資助。Joanne Oh 專注于通過(guò)直接紅外線的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，其他博士生的工作包括所有無(wú)線設(shè)備的精確定位，和連接光天線的中央基礎(chǔ)光纖網(wǎng)絡(luò)研究。

Koonen 期望使用5年或者更長(zhǎng)的時(shí)間，推廣使用該技術(shù)，他認(rèn)為首先連接這項(xiàng)新型無(wú)線通信技術(shù)的設(shè)備，應(yīng)該是視頻監(jiān)控，筆記本或平板電腦，因?yàn)樗鼈円髷?shù)據(jù)傳輸率較高。