#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

我跟你讲嗷~
这段时间体重没有变化,还是145
不是减不下去,而是现在最重要的不是减肥
一下子能减五斤十斤就得缓缓

现在真的变天了
晚上跑步呼吸进肺里的空气都感觉有点凉
白露已过,记得添衣

今天上午我姥姥那边一堆人来看我了
中间我大姨说,我在驻马店可以啊,都有自己的家了
爸妈把房子都准备好了
我爸妈说回回来驻马店这
有种去儿子家的感觉
但这套房子是以后退休后养老的
我说,心在哪,家就在哪
心里把哪当成家,哪里就会有归属感
那才算家

晚上跑步前,突然想到
为什么考研那么难,可还要去准备
去考呢,因为那是人生学业这一阶段需要走的路
代表了我在二十多岁,能达成什么成就

准备减肥也好,练腹肌也好,在生活的中的感悟也好
都是为了说明现在这个时空里的我能做到什么地步。

前天下午,身体特别累,眼皮一直不受控制的跳,晚上跑步都没有跑够7.2公里
总感觉你在想我

以后一定要出本书
书的内容就是这段时间所有的微博
WANAN

拿钱走人?
这个主题会有很多共鸣的人吧应该…尤其是在这双减政策之后。
暴风雨前奏

今天很离谱,不想在家待着,出门来到一家咖啡厅,准备跟你们聊一聊越上班越穷的在线教育工作者的生活。

毕业一年了,在外闯荡,因为失眠很严重,找了一份下午1:30上班的工作,本来以为可以每天睡到中午,下午好好上班,晚上下班回到家可以好好刷个剧,撸个猫,精致的护个肤,睡个觉。

然而上班后发现,晚上加个班,12点拖着疲惫的身躯回到家里,就把自己扔在床上,开始刷手机, 刷累了,起来洗漱直接进被窝,然后等待我的是8点的闹钟,这意味着我的一天开始了,经过一通忙碌,想再睡一会儿,10点正式起床,对着镜子默念三遍【今天也要加油呀】。

其实最搞笑的是,上班后的这11个月基本没有按时吃过一顿饭,当然也是有自身的原因啦,只是,白天宁愿多睡5分钟而已,中午等我准备好出门,就要迟到了,所以时间确实来不及,晚上饭点是6点,但也是最忙的时候……这11个月无数次想要放弃,结果因为债务缠身,还要交房租等等好多钱,所以就只能咬牙坚持。

当然每天累的不行的时候也会跟同事们之间彼此画大饼,我可以干什么,你适合干什么,然后越说越像那么一回事,这种时候就总有一个不懂风情的会出来泼个冷水,哈哈哈哈,可可爱爱的一群人坐在工位上就像是小学生一样突然间欢乐,也因为那冷水很快进入工作状态。

都知道开心是短暂的,也是可以反复回忆的,这些…现在也只能去回忆了。

离职风暴

​在终于迎来了8天短假后,我们一堆人过上了无所事事的日子,别问我“为什么放假了不出去玩?” 我不想吗?我没钱呀……

哈哈哈哈,8天终于结束了,上班那天我开开心心的装了各种新买的五颜六色的笔,带上我的电脑,奢侈的打了个车去到公司。吼,好家伙,工作手机在上班路上崩了,企业账户登录不上去,我没有多想就去了公司,刷完指纹进去看到大家沸沸扬扬的,十分的躁动不安!

“你听说没,要裁员了。”
“听说XX账户打不开。”
“不至于吧,裁那么多人。”
“天哪,我也想被裁。”
“快看一下你账户能登录吗?”

整个楼层此起彼伏的都是这样的声音,然后我们小组去开会了,简单说了两句,突然没事干,大家坐工位上开起了茶话会。你们能理解当时的人心惶惶,跌宕起伏,扣人心弦的心路历程吗?哇,说不害怕是假的,但是说不期待也是假的。

终于,下午3点多我们三三两两的被叫走了,然后我的嘴角就跟中了风一样一直上扬,坐在领导和人事面前听着她吧啦吧啦说着些什么,我淡定的坐在一角,确认了我的赔偿金,还不错,那其他问题也没有什么可以问的,签字…提交…开门…走回工位,一气呵成。

我知道是裁了很多人的,但是有很多人被裁的原因我真的是莫名其妙,就比如说,我要还设备,然后抱着一堆东西问一个之前在安慰我的组长:“你知道设备在哪里还吗?”
组长一脸无语看着我:“别问我,我也被裁了!”
然后几脸震惊,随后大家狂笑!

最终一群人面无表情,一群人哭丧着脸走出了公司大楼,当然跟我一起的人肯定是嘻嘻哈哈的拿着一堆东西走的。所有见到我的人都惊讶我怎么那么开心,让我收敛一点…

我…凭什么,我哭嘛?为什么哭?哭的不应该是留下来的人吗?没前途还没有补偿,我起码可以拿着补偿逍遥自在一下呀,事实证明留下来的人大家不仅羡慕我们,他们还难过,哈哈哈哈哈哈哈,反正肯定比我难过。

不过,就像这两天我出去玩的时候常说的“我心里别提多难过,但就是抑制不住的嘴角上扬”一样,其实难过是舍不得在公司里的小可爱们,因为我们一起并肩作战的这些时间,是朋友,是战友,是饭友,更是对手。这种关系离谱到,我们自己离开不可怕,可怕的是看到对方的离开,这种不舍啊,令我们难过。

那我今天的这篇文章其实是想跟自己这一份正式的、时间最长的、收获最多的工作说一句【再见】,然后也想跟留下来的朋友们说一句“Hey guys,加油,看好你们!以后要挣大钱哦……”

也想对跟我一起离开的朋友,还有跟我一样情况,被迫离开的亲们说“离开是为了新生活,我们是没有办法保证之后会变好,但是你若不尝试其他,你永远不知道哪个才是最好的。”

最后分享一个之前听过的段子【以前的老板:财源滚滚,今年的老板:裁员!滚!滚!】,祝看到这里的你前程似锦,财源真的滚滚,哈哈哈哈哈哈
#裁员##双减##失业##离职#


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