使用反射红外线代替无线电波在空气中传输数据的无线网络,已经达到每秒一千兆比特的速度———这比目前最快的WiFi网络还要快上6至14倍.
这种光网络尤其适合在医院、飞机和工厂使用,因为在这些区域中,射频传输会干扰导航设备、医疗器械或控制系统,而光网络可以提供更快更安全的通信.另一种 潜在应用是用于家庭影院的无线网络:该系统每秒要传输1.6G b的数据,从而能够在房间内传播两个独立的高清电视频道,超出所有现存的无线电系统的带宽.
光无线网络:超快速度更高安全性
这个实验系统由宾夕法尼亚州立大学的研究生贾利尔·法德鲁拉和该校电机工程教授兼信息通信技术研究中心主任穆赫森·凯夫拉德共同建造和测试--通过调制一束聚焦在天花板上的红外光,同时使用一种特别改装的光电探测器收集反射光,数据得以在房间里传输.测量结果显示,该系统能够支持的数据传输速度远远超出1G b/s.
事实上,从上世纪70年代后期开始,已经有研究人员研究室内光通信.IBM苏黎世实验室的工程师们在当时建立了首个工作系统.但因为当时互联网仍处于婴儿期,也不存在对无线宽带系统的需求,因此这项技术停滞不前,直到近几年,它的吸引力才再度显现.
“凯夫拉德的演示是迄今为止论证过的室内无线光网络中速度最快的.”塔夫茨大学的电子与计算机工程助理教授瓦伦西亚·M·乔伊纳说.她指出,凯夫拉德和法德鲁拉实现的传输距离,以及他们使用漫射光而不是点对点的光系统,都非常重要.“对室内光信号高速传输能力的论证存在着许多挑战,”她说.“他能够使用散射光演示出一个速度为1Gb/s的系统,这项成果的意义相当重大.它大大降低了收发系统的复杂性.”
英特尔、西门子埋头试验预计三年内可商用
凯夫拉德和法德鲁拉建造的实验系统使用低能量的红外激光，这可以防止对眼睛或皮肤的潜在伤害。他们通过一个透镜聚焦光线，在天花板上生成一个椭圆形的光斑；然后使用一个叫做雪崩式光敏二极管的高灵敏度的光线探测器，收集从天花板反射的光线。他们用一个塑料的全息透镜从天花板光斑收集足够的反射光，并将它聚焦在光敏二极管的感光区域。通过使用这些透镜，凯夫拉德和法德鲁拉可以在一个面积为8m×4m的房间里传输1G b/s的光信号。
自由空间光通信网络早已用于远距离的宽带数据传输，但是激光的高能量、对视线无阻挡的要求和接收器与发送器之间极其精确的对准要求，限制了它们的可用性。凯夫拉德和法德鲁拉选择的低能散射光方法不需要精确对准，更适用于室内通信。凯夫拉德说他们的系统也能使用可见光和紫外线，像红外线一样工作。
英特尔、西门子、索尼、三星、三菱和三洋等公司都在从事光无线网络的研究，其中几家公司是红外线数据协会(InfraredDataAssoci-ation，IrDA)的成员，这家行业组织正在开发红外无线通信的技术标准。IrD A最近宣布了工作速度为1G b/s的极短距离的视距红外通信链接的G igaIR标准。而为无线个人区域网络设置标准的IEEE 802.15工作组，正在创建使用可见光的无线网络的标准。
凯夫拉德说，在光无线网络成为现实之前，必须进行大量的工程。他和法德鲁拉在实验系统中，所使用的激光、发射器和接收器并非用于通信；所有这些设备必须为数据联网进行优化。然而，凯夫拉德说，如果用于室内照明的白色LED灯的开发继续保持它现在的速度，那么三年内就可能出现可用的无线光网络，“主要限制因素将是行业及其政策，以及消费者的需求。”
业界说法
“光无线网络比无线电网络更能减少干扰和提供更高的安全性。无线电信号可以穿透墙壁和房门，然而光不可以，这使得光无线网络易于进行频率复用，并且难以拦截传输。他还指出，与无线电射频不同，各类光(包括红外线、可见光、紫外线)的光谱区均没有受到全球管制。这使得光无线网络更易于商业化。
——— 宾夕法尼亚州立大学电机工程教授凯夫拉德
“光速WiFi或许会成为下一代无线通信技术。光将带来比无线电射频更高的数据速率，而且无线电射频的频谱本已十分拥挤。”
———加州大学河滨分校的电机工程教授徐正元
