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光学无线通信 编辑

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光学无线通信

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光学无线通信(OWC)是一种光学通信形式,其中使用非引导的可见光、红外(IR)或紫外线(UV)来传输信号。

在可见光波段(390–750 nm)中运行的OWC系统通常称为可见光通信(VLC)。VLC系统利用发光二极管(LED)的优势,可以以很高的速度脉冲,而不会对照明输出和人眼产生明显影响。VLC可以广泛用于包括无线局域网,无线个人局域网和车辆网络的应用中。另一方面,地面点对点OWC系统,也称为自由空间光学(FSO)系统,在近红外频率(750–1600 nm)下工作。这些系统通常使用激光发射器,并提供具有高数据速率(即每个波长10 Gbit / s)的具有成本效益的协议透明链路,并为回程瓶颈提供了潜在的解决方案。由于在日盲UV光谱(200–280 nm)中工作的固态光源/探测器的最新进展,对紫外线通信(UVC)的兴趣也日益增长。在这个所谓的深紫外波段,太阳辐射在地面可以忽略不计,这使得具有宽视场接收器的光子计数检测器的设计成为可能,该接收器在不增加额外背景噪声的情况下增加了接收能量。

光学无线通信

当前状态

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几十年来,对光学无线通信的兴趣主要限于秘密军事应用和包括卫星间和深空链接的空间应用。迄今为止,OWC的大众市场渗透受到了限制,但IrDA是一种非常成功的无线短程传输解决方案。

应用

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从集成电路中的光学互连到室外的建筑物间链路到卫星通信,光学无线通信的变体可以潜在地用于各种各样的通信应用中。

根据传输范围,光学无线通信可以分为五类:

  1. 超短距离:堆叠和紧密封装的多芯片封装中的芯片间通信。
  2. 短距离:在标准IEEE 802.15.7,水下通信下的无线人体局域网(WBAN)和无线个人局域网(WPAN)应用。
  3. 中等范围:用于无线局域网(WLAN)的室内IR和可见光通信(VLC)以及车辆间和车辆到基础设施的通信。
  4. 远程:建筑物间连接,也称为自由空间光通信(FSO)。
  5. 超远距离:太空中的激光通信,特别是用于卫星之间的链接和卫星星座的建立。

最近的趋势

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  • 2015年1月,IEEE 802.15成立了一个任务组,以编写对IEEE 802.15.7-2011的修订版,该修订版除了包含可见光之外还包含红外和近紫外波长,并增加了诸如光学相机通信和LiFi之类的选项。
  • 在远程OWC应用中,已证明以800 km / h的速度在地面与飞机之间建立了1 Gbit / s-60 km的距离链接,“ ViaLight激光通信终端MLT-20的极端测试–喷气飞机在800的光学下行链路km / h ”,DLR和EADS。
  • 消费类设备和手机上的短程OWC应用程序上;通过智能手机对光线进行充电和接收数据:TCL Communication / ALCATEL ONETOUCH和Sunpartner Technologies宣布推出首款完全集成的太阳能智能手机。
  • 在超远程OWC应用中,NASA的月球激光通信演示(LLCD)以每秒622兆比特(Mbps)的速度从月球轨道向地球传输数据。
  • 下一代光学无线通信/可见光通信展示了使用聚合物发光二极管或OLED的10 Mbit / s传输。
  • 在OWC研究活动中,有一项由欧洲科学基金会资助的COST计划(欧洲科学技术合作)的欧洲研究项目行动IC1101 OPTICWISE,可在欧洲范围内协调国家资助的研究。该行动旨在成为跨学科的光学无线通信(OWC)研究活动的重要欧洲综合科学平台。它于2011年11月启动,并将持续到2015年11月。有20多个国家/地区参加。
  • Li-Fi联盟代表了消费者行业OWC技术的采用,Li-Fi联盟成立于2011年,是一家致力于介绍光学无线技术的非营利组织。促进采用光保真(Li-Fi)产品。
  • 亚洲人对OWC的了解的一个例子是日本的VLCC可见光通信联盟,该联盟成立于2007年,目的是通过市场研究,促销和标准化活动,实现使用可见光的安全,无处不在的电信系统。
  • 美国,有一些OWC计划,包括由国家科学基金会(NSF)于2008年成立的“智能照明工程研究中心”,该中心是伦斯勒理工学院(牵头机构)、波士顿大学和新墨西哥大学的合作伙伴。外联合作伙伴是霍华德大学、摩根州立大学和罗斯-霍尔曼理工学院

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