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  • 1 # 麥哲思

    光能傳遞資訊嗎?當然可以,而且速度還灰常快。到底有多快呢,燈管一開一關,10個G的電影就已經發出去了,就是這麼快。4G、5G啥的速度都根本追不上。

    這可不是再說段子,可見光通訊技術要不要了解一下?

    既能亮客廳,還能下電影的可見光通訊,有光就有Li-Fi。人類利用可見光進行通訊的歷史其實遠比我們想象的要久遠。咱們古代知名大型帝王現實情景劇——烽火戲諸侯,靠的就是狼煙四起傳遞的資訊。西方在大航海時代的必備光通訊工具——燈塔,看到了它就等於看到了希望。即便在現代,人們對光的通訊價值的挖掘也從未停止過,可見光通訊技術就是最新的研究成果。

    可見光通訊技術(Visible Light Communication,VLC)是指利用可見光波段的光作為資訊載體,無需光纖等有線通道的傳輸介質,在空氣中直接傳輸光訊號的通訊方式。近幾年已經有了不少研究成果,其中最火爆的就是號稱要跟Wi-Fi搶生意的Li-Fi了。

    Li-Fi,全程叫光保真技術(Light Fidelity),它是德國物理學家哈拉爾德·哈斯(Harald Haas)和團隊在2011年發明的一種專利技術,直接利用利用閃爍的燈光來傳輸數字資訊。

    聽起來高大上的Li-Fi其實工作原理並不複雜。主要就是透過給普通的LED燈泡裝上微晶片,控制燈每秒進行有規律的數百萬次閃爍。有了閃爍的通道,就可以進行資料的編碼傳輸,最後由光敏感測器來接收和解碼資訊。而這些閃爍的燈光頻率非常快,人眼根本無法察覺,也就不會影響正常的照亮。

    就這樣,只要裝上一套這樣簡單的裝置,一盞普通的LED燈就能變為一臺Li-Fi裝置了。只要開啟燈,二進位制的資料就被快速編碼成燈光訊號並進行有效的傳輸。而燈光下的電腦或手機,透過一套特製的接收裝置,就能讀懂燈光裡的“莫爾斯密碼”,雙方就能通訊了。

    可見光通訊,更快更亮更環保

    可見光通訊最早於2000年左右由日本研究者提出,他們也實現了利用LED照明燈作為通訊基站進行資訊無線傳輸的室內通訊系統原型。當時光通訊的傳輸速率僅有幾十KB每秒。

    這個速率很快就被各國研究者不斷重新整理。2008年,日本實現了可見光通訊最遠傳輸距離2000米,傳輸速率為1022bit/s。2010年,德國弗勞恩霍夫研究所的團隊將通訊速率提高至513Mbps,創造世界紀錄。2013年,復旦大學研發出3.75Gbps離線資料傳輸的速率,創造世界紀錄。 2013年,英國科研人員又把離線速率重新整理到10Gbps。 2015年,中國把實時通訊速率提高至50Gbps。 不過在這個記錄出來以後,後面就少有競爭者了,因為這個頻寬基本上已經絕對領先於現實的各種通訊需求了,再快也沒有用武之地了。除了高速率之外,光通訊還有頻譜資源豐富的優勢。頻譜這東西雖然看不見摸不到,但在電磁波通訊界可絕對是硬通貨,用一個就少一個。尤其在各種通訊技術日新月異的當下,無線頻譜資源非常緊張,很多頻段都已經被佔用。

    可見光波段的波長介於780nm~375nm之間,而且可見光波段尚屬空白頻譜,無需授權即可使用,因此VLC技術幾乎是搶佔了空白頻譜,可以有效地利用頻譜資源,拓展了下一代寬頻通訊的頻譜技術。可見光的頻譜頻寬是目前電磁波頻寬10000多倍,頻譜資源可以說是要多少有多少。

    Li-Fi不僅看起來美,安裝使用起來也更便宜。

    想要實現WiFi覆蓋就需要安裝部署有線網路和無線路由器,基礎設施投資成本較大。而Li-Fi的主要基礎設施——LED燈在城市裡則幾乎無處不在,只需稍加改造便可利用,不必新建基礎設施,成本要比WiFi熱點低的多。甚至連整體耗電量也要低很多。

    據相關資料顯示,2018年中國三大運營商的移動基站共耗電270億度(總電費240億元)。在同樣覆蓋情況下,5G的網路能耗預計將達到2430億度,電費達到2160億元。

    可見光通訊可以利用照明、顯示LED來複用實現通訊功能,近似於零能耗通訊。2016年中國照明用電約7318.7億度,2017年中國照明用電約7963.3億度(功率大)。2017年,中國LED燈在用數量約為93.6億隻(數量多)。如果利用室內燈泡充當可見光通訊的無線基站來做高速大容量的無線光通訊,節能意義顯著。

    可見光通訊為啥在生活中還不可見呢?

    Li-Fi這麼厲害,為啥咱們日常生活中並不多見呢,這就不得不說它的缺點了。

    首先,要有光,要有光,要有光。沒光咋辦呢?歇菜了唄。兩盞燈之間傳資料沒問題,但對於手機、電腦、平板這些終端裝置沒有光可就不行了,總不能一直開著相機閃光燈上傳資料吧?

    其次,群光亂舞怎麼辦?封閉的室內光通訊還能湊乎,但要到了室外,這裡一個廣告牌,那裡一個霓虹燈,根本找不到我想要的那束光啊。這也成了阻止Li-Fi從室內走向室外的關鍵問題。

    再者,光很強,但有牆,咋辦?還是得歇菜。也就是說光源的傳輸距離無法保證,離得遠了光太弱,離得近了隔著牆,總不能開著門上廁所吧?實際應用場景中更是有很多無光的情況,比如你鍾愛的睡前矇頭躲被窩式手機上網大法。如果換成了Li-Fi,剛一鑽進被窩,然後,網斷了。

    Li-Fi難道就沒有用武之地了?

    非也,非也。很多技術只要換個方向,就能絕處逢生。可見光在普通環境下必須要依賴光而無法超越Wi-Fi,可在有些場景下優勢卻更加突出。

    上面提到室外環境一般光源較為複雜,但有些室外環境卻並非如此。比如水下作業、地下礦廠作業。

    無線電波在水下的傳播距離非常有限,導致其幾乎無法運用到水下環境,而LED閃光訊號燈已經被日本學者證實可以在水下30m範圍內傳輸訊號。該項技術將會對潛水艇和海底觀測站的通訊起到重要作用。

    地下礦廠作業也是非常適合光通訊技術應用的場景。無線網路在礦井內傳輸也很困難,而地下礦廠全部是燈光覆蓋的,並且每個礦工頭上都會帶一個礦燈。現在已經出現了利用LED可見光通訊的礦工燈,能夠為井下通訊提供可靠的技術支援。其它諸如核電站、醫院、電磁靜默的軍事環境等場景,也都適合可見光通訊的應用。

    基於可見光通訊技術的新型媒體廣告網路也將成為一個全新的開拓型市場,電視螢幕、室外大型LED螢幕、交通訊號燈、路燈乃至大型商場、超市、寫字樓以及家庭內部LED照明燈具均可以作為這一新型隱式廣告的釋出平臺,預期可形成數十億的市場規模。

    科學技術的發展從來不是一蹴而就,科學的進步就是不斷伴隨著發現問題和解決問題的過程。可見光通訊確實面臨著許多現實問題,但這些問題的出現可能正是對它長久廣泛應用的挑戰。至於後事究竟如何,我們靜待時間給出答案吧。要有光,要有光,要有光。有光的地方就有關注,先關注再關燈吧。

  • 2 # 九水哥

    題主你好,光不但能傳遞資訊,在我們生活中多數情況光本身就是資訊。

    首先,我們說一下光是怎樣傳遞資訊的。舉個例子,我們無所不在的網路世界,多數就是靠光來完成資訊傳遞。兩個人分別在甲地和乙地。他們之間要想通訊必須先扯根光纖,一人拿著一頭。甲人在一頭讓光一亮一滅地透過光纖傳到乙人那裡。這一亮一滅就讓光攜帶上資訊並傳播出去。但是兩個人必須都要有相同的密碼本,來編譯光所攜帶的資訊。

    其次,我們討論一下光本身就是資訊的情況。這種情況在我們日常生活中非常常見。比如靠分辨葡萄的顏色來判斷葡萄的成熟情況。(葡萄反射光的頻率經視神經處理然後在大腦裡形成影像)當看到青色葡萄我們就判斷葡萄不熟,當看到紫色葡萄我們就判斷葡萄熟了。這就是光本身作為資訊的例子。

  • 3 # 來看世界呀

    “紅燈停,綠燈行”,這就是光傳遞資訊的實際應用,人類可以根據顏色等屬性將光分門別類,賦予它們一定的含義,也就是說光的確是可以用來傳遞資訊的。

    人類對光的運動很多,從原始時代就有了,晚上出行舉這個火把,對野生動物來說夜晚出現那麼強的光就帶有警覺的含義;後來人類社會組織越來越複雜,有了更多的用光傳遞資訊的方式,就拿烽火臺來說,只有有光烽火臺冒得煙才能被看到,這些方式還是比較粗放的,當人類進入大航海時代,又發明了旗語,旗語就是因為在光照條件下,用事先擺好的旗子手勢傳遞資訊。光本身就有很多特性,頻率不同的光顏色不同,在同種介質中的折射率也不盡相同,像交通訊號燈,就是利用光的顏色來傳遞資訊的。

    現代用光傳遞資訊最廣泛的方面就是資訊科技了,裝置之間靠光纖連結。所謂的光纖就是外表面有很強反射效果的透光的線性材料,光在外表面上發生全反射,傳遞到終端後利用實現編好的程式將其中蘊含的資訊解讀出來,傳遞速率快、效率高、能耗更小,資訊傳遞的距離又遠又快,現代網際網路就是基於光纖發展起來的。還有光量子通訊,並不是用量子傳遞資訊,而是利用光量子對資訊加密等,也還是利用光傳遞資訊。

    資訊傳遞可以利用人類的各種感覺,嗅覺、視覺、聽覺、溫度覺等,視覺就是利用光的,人長成這個樣子,用光傳遞資訊自然是理所當然的了。

  • 4 # 精靈創作

    光可以傳遞你已知道的所發生過的一切事物,從某一個角度來說,根據愛因斯坦的理論解釋,一個人要想回到過去,你必須比光速還快,到那時候,你會看見尼以前所發生事情的每一幕,最近許多國家聯合收集資料,打印出來了第一張黑洞照片,但是,這張照片是黑洞4600萬年前的模樣,這就是光傳播資訊的最好例子。

  • 5 # JackyLee

    當然可以,比如你看手機,看書,看世間的一切都是光線進入眼睛,你腦海中看到的資訊。還有再具體點,比如光纖通訊,就是將電訊號轉換成為鐳射,鐳射透過光纖傳輸到遠方接收端再將鐳射轉換成電訊號。接收方就得到了資訊。這個過程只光纖裡都資訊就是光線傳遞的。

  • 6 # 前進吧小揚

    1,物理意義:就是光的物理傳播方式,光本來就是能量波,波本身就帶有一定的能量,只有這樣他才能在空間中進行傳播,能量大小有光波的頻率決定.。

    由於光是波,因此它也可以像其他波一樣攜帶資訊,光本身攜帶的資訊是由它的頻率和週期決定的,週期和頻率不同的光攜帶的資訊是不同的。

    2,軟體應用:光能傳遞是一種演算法很成熟的GI系統,透過對細分表面的計算,能夠比較快和準確的計算每個面之間的亮度和色彩的相互影響,重現物理的真實照明效果。

    光能傳遞的基本物理原理:光能傳遞基於幾何學計算光從物體表面的反彈,所以幾何面(三角面)成為光能傳遞進行計算的最小單位,面被細化的越小越能獲得更精確的結果,而且在視窗中就可以看到光能分佈的效果。

    光能照射幾何面時根據照射距離,幾何面屬性等物理資訊進行光能傳遞的解算,並將解算的結果儲存在物體的幾何面中,這樣就可以從任何角度觀察光能在場景中的分佈情況,並可以進行光能分析.[1]

    在光線傳遞的演算法當中,自發光的物體也可以設定成為真正的光源,在使用中主要用來模擬體光源效果

  • 7 # 基德還年輕

    舉一個例說明一下,用三稜鏡可以進行光的色散實驗,光譜儀就是利用這個原理製造的。透過對宇宙射線的分析發現有的光與光譜不同,其中一種不同叫紅移現象。科學家們透過這種現象計算出了宇宙膨脹的速度。這就是光告訴我們的世界。

  • 8 # 軍機處留級大學士

    光當然能傳遞資訊,光纖就是例子。

    現在資訊科技非常先進,網際網路非常流行,所以現代人都在透過寬頻連線訪問網站。為了保證資訊的快速準確傳輸,光纖技術的發展起著重要的作用。

    從一個常見的光學現象開始說,當入射光線從折射率較大的介質1(光學密度較大的介質)進入折射率較小的介質2(光學密度較小的介質)時,光線在折射後會偏離法線。入射角越大,折射光線的偏差就越大。當入射角等於臨界角時c,光線將沿著介面折射。如果入射角大於臨界角,光線將根據反射定律完全反射到介質1中。這種現象稱為全內反射。見上圖

    簡單光纖的中心由光密度較大的介質組成,而光密度較小的介質在外層形成窄管。介質的材料通常是玻璃或塑膠。如果光線指向光纖的一端,它將在光纖中傳輸。當光線遇到中心層和外層之間的介面時,發生全內反射,並被反射回中心。儘管光線是直線傳播的,但是光線將沿著光纖的方向傳播,即使它是彎曲的。光纖被廣泛應用於從通訊到醫療裝置(如內窺鏡、光纖感測器或光纖裝飾)的生產的各個領域。

    這個時代的光纖通訊利用光線強度的變化來表示不同的訊號。如果攜帶資訊的入射光線指向光纖的一端,光纖將把光線傳輸到另一端的接收器。原始資訊可以透過轉換器恢復。由於光線在透過玻璃纖維傳輸的過程中沒有太多損失,因此資訊可以在沒有中間傳輸站的情況下傳輸很長的距離。幾微米(比頭髮還細)的光纖每秒可以傳輸一千萬個脈衝。由於相對於銅線的優越性,光纖正逐漸取代銅線成為主要的通訊媒介。

  • 9 # 小杰80164096

    光是電磁波的一部分。

    電磁波是能傳遞資訊的。

    光也能傳遞資訊。

  • 10 # 自然風57778401306

    光纖材料就是透過光傳遞資訊的。不僅傳遞資訊,還是能量的載體。

  • 11 # 冇本事

    這問題提的太幼稚,現在的光纖不就是答案嗎?

  • 12 # 碧伶居士

    能,夜間海上航行的船隻相遇,用燈光打摩爾斯碼來傳遞資訊。

  • 13 # 海水一粟

    每天你都離不開的WIFI就是透過光纖將資訊傳入路由器實現的訊號。

  • 14 # 水手10667

    光纜就是用光傳遞資訊的,而且光纜是華人高琨發明的,他還因此獲得諾貝爾獎

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