基于Lifi可见光通讯的可信收发系统.doc

基于LiFi可见光通讯的可信收发系统1 LiFi的简介1. LiFi：可见光无线通信（称为LiFiLightFidelity）2. LiFi的原理：LiFi是利用快速的光脉冲无线传输信息。光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一致的。给普通的LED灯泡装上微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1，灭了代表0。由于频率太快，人眼根本觉察不到，光敏传感器却可以接收到这些变化。就这样，二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑，通过一套特制的接收装置，读懂灯光里的“莫尔斯密码”。3.LiFi的相关新闻事件：国际上的相关研究现状 由于可见光通信技术具有较好的应用前景，它在未来通信领域中占有重要的地位和价值，因此很多研究机构和电信运营公司加入到无线光通信的研究领域中来，特别是日本、欧洲、美国等国家在可见光通信的领域已经投入了大量的人力、物力以及财力。可见光通信的研究最早在日本开展。早在2000 年，中川研究室的等人就对基于白光的可见光通信信道进行了初步的数学分析和仿真计算，分析了白光作为室内照明和通信光源的可能性。2002 年，中川研究室的研究人员又对可见光通信系统展开了具体的分析，包括光源属性、信道模型、噪声模型、室内不同位置的信噪比分布等。2003 年，在中川正雄的倡导下，日本可见光通信联合体成立，并吸引了一大批研究单位及企业参与，包括NEC、Sony、Toshiba、等。VLCC关于可见光通信的研究范围比较宽广，根据具体的应用场景可分为室内移动通信、可见光定位、可见光无线局域网接入、交通信号灯通信、水下可见光通信等。在可将光通信研究领域已经取得了很大的成就，例如Samsung公司展出过工作距离为1m的双向可见光通信系统；中川研究室还开发了基于可见光通信的超市定位及导航系统，而且是面向商业化的产品。欧洲的OMEGA 计划也对可见光通信展开了深入的研究。OMEGA 计划由欧洲的20 多家大学科研单位和企业组成，它的目标是发展出一种全新的能够提供宽带和高速服务的室内接入网路。OMEGA 计划计划把可见光通信技术列为重要的高速接入技术之一，并且已经取得了丰硕的研究成果。2009年，牛津大学的Brien 等人利用均衡技术实现了100 Mbit/s的通信速率；2010年，他们又利用多输入多输出和正交频分复用技术(OFDM)技术，实现了220 Mbit/s的传输速率。2010年在OMEGA 计划的年会上展出的室内可将光通信演示系统的通信速率达到了100 Mbit/s，该系统利用房间天花板上的16个白光LED通信，完成了4 路高清视频的实时广播。在2010年1月，德国Heinrich Hertz 实验室的科研人员创造了可见光通信速率的世界纪录，他们利用普通商用的荧光白光LED 搭建的可见光通信系统达到了513 Mbit/s 的通信速率，并且他们通过分析认为该系统的通信速率还有提升的空间，可达到甚至1 000 Mbit/s。2011 年，实验室的科研人员又利用色光三原色(RGB)型白光LED 以及密集波分复用(WDM) 技术实现了的通信速率。除了日本和欧洲的科研单位，美国的UC-Light也是进行可见光通信研究的重要机构。UC-Light 依托于加州大学的4所分校和1个美国国家实验室，其研究人员的研究背景涉及建筑学、无线通信、网络、照明、光学、器件等领域。UC-Light 成立的目的是开发一种基于LED 照明的高速通信和定位系统。中国的研究现状中国的可见光通信研究起步相对较晚，与国际相比仍然落后很多，尚没有比较成熟的商用化的可见光通信系统。近年来，在国家大力支持的背景下，中国的可见光通信研究也逐步取得了一定的进步，在可见光通信理论、系统设计和计算机仿真、实验演示系统设计制作等方面取得了一些成果。北京大学在2006 年首次提出了基于广角镜头的超宽视角可见光信号接收方案，并进行了一系列的理论和实验工作。此外，在LED 的调制驱动、LED 阵列的布局优化以及高灵敏度接收等方面进行了一定的研究，并在可见光通信与无源光网络(PON)的融合接入中的物理层、链路层和传输层等方面开展了探索研究。在年的Intel 杯大学生嵌入式系统大赛中，北京大学的参赛作品（基于白光的照明及综合信息发布系统）实现了5 个频道的广播，在6 m 的工作距离下实现了3 Mbit/s 的通信速率，该系统在大赛中荣获二等奖。2 Lifi的通讯特点 （1）建设便利。灯泡这种设备在早百多年前被人类发明，并在这百多年来灯泡的技术越来越发达。人们可以利用已经铺设好的电灯设备电路，在需要接入网络的地方植入一个芯片即可。与现有WiFi相比，未来的可见光通讯安全又经济，网络设置又几乎不需要任何新的基础设施。例如高速公路上的路灯（如图二），人们在高速行驶的车上能轻易的接收到路灯传来的信号。图二 路灯（2）高带宽，高速率。可见光的频谱带宽是目前电磁波带宽的10000倍。目前据报道，实验室测试最高速度可达1Gbps。光谱比无线电频谱大10000倍，意味着更大的带宽和更高的速度， （3）绿色，低能耗。人们无时无刻都处在“光”这环境中，甚至可以说是光创造了人类，可见光对于人类来说是绿色的，无辐射伤害的一种物质。因此用光来作为无线通信的媒质，是一种对人类发展更健康，更可取的方向。同时用光来通信能减低能耗，因为不需要想基站那样提供额外的能耗。就算是在白天，只要把作为“热点”的灯的亮度降低人眼所觉察不到的程度即可，在夜晚的时候可以作为数据传输和照明的作用。无线电信号传输设备存在很多局限性，它们稀有、昂贵、但效率不高，比如手机，全球数百万个基站帮助其增强信号，但大部分能量却消耗在冷却上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的灯泡却取之不尽，尤其在国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯。只要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片，便可让灯泡变成无线网络发射器。（4） 安全。对于电磁波来说，其可以穿透物体进行传播，从安全角度上看，这可能会被截取而泄露信息。WiFi依赖看不见的无线电波传输，设备功率越来越大，局部电磁辐射势必增强；无线信号穿墙而过，网络信息不安全。但对