鄭博熙+王斛成+許超+王飛

摘 要：在信息時(shí)代，人類生活離不開通信技術(shù)。相對于有線通信技術(shù)、無線電通信技術(shù)，無線光通信技術(shù)具有不受帶寬、頻譜資源限制、無電磁污染、設(shè)備組成簡單、保密性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。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(shù)和可見光通信技術(shù)實(shí)現(xiàn)室內(nèi)信息的無線覆蓋，開發(fā)了融家居供電，照明，媒體信息、網(wǎng)絡(luò)信息、控制信號(hào)傳輸于一體的智能光通信系統(tǒng)——浴光人家。

關(guān)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(xì)介紹

“浴光人家”由信號(hào)塔、激光通信設(shè)備、太陽能電池板、紅外通信燈、LED燈、光端機(jī)和各種家用電器組成。

信號(hào)塔將信息源包含的信息加載于激光通信設(shè)備形成調(diào)制激光，調(diào)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(jī)”將所接收到的信號(hào)傳輸至相應(yīng)設(shè)備，實(shí)現(xiàn)無線方式的家居內(nèi)部信息互聯(lián)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(guān)鍵技術(shù)，分別對應(yīng)“浴光人家”的功能模塊：

（1）激光調(diào)制技術(shù)

以信息塔發(fā)出的音視頻信號(hào)、家用電器控制信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信息為基帶信號(hào)，對激光的調(diào)制技術(shù)，實(shí)現(xiàn)激光通信。

（2）信息融合技術(shù)

由錄音機(jī)、攝像頭、網(wǎng)線、直插電子元件組成的信息源包含了音頻信號(hào)、視頻信號(hào)、控制信號(hào)和網(wǎng)絡(luò)信息的多種信息融合技術(shù)。

（3）自由空間光通信技術(shù)

自由空間光通信技術(shù)利用波長為850 nm的紅外波，保證在紅外燈/LED燈與光端機(jī)之間存在無遮擋的視距路徑和足夠的光發(fā)射功率，以大氣作為傳輸媒質(zhì)來進(jìn)行光信號(hào)傳送，達(dá)到通信目的。

（4）可見光通信技術(shù)

由于白光LED具有功耗低、使用壽命長、尺寸小、綠色環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，可見光通信技術(shù)成為了一種在白光LED技術(shù)上發(fā)展起來的新興的無線光通信技術(shù)。與傳統(tǒng)的射頻通信和自由空間光通信技術(shù)相比，可見光通信技術(shù)具有發(fā)射功率高、無電磁干擾、節(jié)約能源等優(yōu)點(diǎn)，因而“浴光人家”白天使用自由空間光通信技術(shù)、夜間使用可見光通信技術(shù)。

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(chuàng)新點(diǎn)

“浴光人家”的創(chuàng)新點(diǎn)核心在于構(gòu)建了激光-紅外/LED復(fù)合式通訊系統(tǒng)，并結(jié)合綠色環(huán)保、智能的時(shí)尚家居理念，著重打造了“五個(gè)綠色”。

（1）綠色通信：采用“信號(hào)塔-紅外中繼-光端機(jī)”的三級光通信結(jié)構(gòu)結(jié)合“激光通信信道+紅外信息場”的雙層結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了遠(yuǎn)距離高帶寬、高保密信號(hào)傳輸和室內(nèi)的全方位、無死角的信號(hào)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(hào)、網(wǎng)絡(luò)信息、家用電器的控制信號(hào)，將復(fù)雜的有線通信變成無形、無線通信，構(gòu)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(wǎng)絡(luò)：將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)融入光信道，基于“浴光人家”的復(fù)合式通信網(wǎng)，構(gòu)建了室內(nèi)“LI-FI”，形成全方位、無死角的室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)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(jī)，光端機(jī)接收信息塔發(fā)送的控制信號(hào)，實(shí)現(xiàn)家用電器的遠(yuǎn)距離智能控制。無需更換現(xiàn)有家電，利用極低的成本，便可完成家用電器遠(yuǎn)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(hào)塔的激光，使激光在完成通信的同時(shí)可以將剩余能量用于室內(nèi)照明供電，真正做到節(jié)約點(diǎn)滴能源。