2050年未來都市的關鍵詞：數字生活。這是依托互聯網和一系列數字科技技術應用為基礎的一種生活方式，可以方便快捷地帶給人們更好的生活體驗和工作便利。
哥倫布航海時代，世界突然變得很大；計算機、互聯網問世后世界又開始變小。隨著互聯網技術應用的日益普及，人類生活方式開始改變。地球人貌似一夜之間都變得“智慧”起來，甚至連物品都有了“思想”。
不僅如此，在2050年科技高速發(fā)展的未來，不論使用哪一種設備，都可以在任何時候、任何地方借助無線手段傳送數據。LED光學無線網絡的普及，推動“物聯網”的發(fā)展，整個世界輕易相聯……
如今，人們已習慣無線上網。沒了網線的束縛，我們更能享受網上沖浪的樂趣。然而，因為物體的阻擋如墻壁等，房間里一些地方難免接收不到信號，或者信號極弱。于是，科學家們設想，何不讓燈光來發(fā)射信號？只要燈亮，就不愁沒網上。
這一看似天馬行空的想法如今已成現實。在上海世博會中國航空館里，中科院半導體研究所的科學家展示了這項最新最前衛(wèi)的成果：LED光學無線網絡……
按光索網原理 光線作媒 “閃爍”出信號
LED 燈以極快的頻率不停開關，燈光在閃爍時發(fā)出脈沖，實現信號傳送。這種高頻的閃爍是人眼無法察覺的，所以LED燈可以照明、發(fā)信號兩不誤。
在航空館的LED光學無線網絡展示平臺上，一束光筆直的照到一臺筆記本電腦上，工作人員在燈光下自由的上網沖浪。這就是LED光學無線網絡———以LED照明燈發(fā)出的光當作網絡信號的傳輸工具。
其原理是：LED燈以極快的頻率不停開關，燈光在閃爍時發(fā)出脈沖，實現信號傳送。這種高頻的閃爍是人眼無法察覺的，所以LED燈可以照明、發(fā)信號兩不誤。
從上世紀70年代后期開始，就有研究人員研究室內光通信。IBM蘇黎世實驗室的工程師們在當時建立了首個工作系統(tǒng)。在日常生活中，用光傳輸數據的例子也隨處可見。例如早些年手機上的紅外傳輸功能。
如今當節(jié)能的 LED成為未來照明的趨勢時，科學家自然選擇其作為傳播信號的工具。而且LED的燈光是可見光，更方便人們“按光索網”。
按光索網性能：鏡子反射也能上網
當漫反射的光使整個房間明亮起來時，網絡信號也隨即充斥整個房間。更神奇的是，通過鏡子反射的光也一樣有信號！
傳統(tǒng)無線網絡的覆蓋面積很大程度依賴于無線路由器的能力。無線路由器在使用時會發(fā)射一種射頻信號，即擁有一定發(fā)射頻率的電波。這種電波雖然沒有被證實對人體有害，但畢竟不是綠色環(huán)保的。相比之下，光傳輸信號最大優(yōu)勢就是沒有任何電磁波。
光學無線網絡的信號強弱一方面是在于光強，一方面在于接收探測器的靈敏度。以目前我國的研究水平來看，完全可以做到漫反射接收———當漫反射的光使整個房間明亮起來時，網絡信號也隨即充斥整個房間。更神奇的是，通過鏡子反射的光也一樣有信號！
LED光學無線網絡，對網絡運行商和電腦設備沒有任何要求，只要是普通的外網就能夠接入?，F在市面上賣的LED燈只有照明作用，如要用于通訊就必須在LED上安裝一個小“儀器”，讓其實現高頻率閃爍。
在過去，一個區(qū)域要實現無線信號全覆蓋，只能擺上很多個無線路由器。如今，科學家們能在小區(qū)電線接入的地方直接承載通訊信號，屆時不論是小區(qū)的路燈，還是每一家的照明燈，都能發(fā)送上網信號。
按光索網·優(yōu)勢 比光纖更快 飛機上照用
光學無線網絡剛好針對“最后幾公尺”的問題，也就是如何把寬帶數據流從信息骨干網終端傳送到室內的無線設備上，其優(yōu)勢不言而喻。
LED的傳輸速度較快，信號更穩(wěn)定。LED材料的不同，會導致其調制能力和最大帶寬都不一樣。目前國際上認為，LED光學無線網絡理論上可以到達500Mbps的速率。
通信公司還有個“最后一公里”的說法，指的是把寬帶服務從全國的高速數據通信骨干網接入終端用戶時遇到的困境：盡管這只是整個通信路徑中的最后一小段，但費用之高卻令人咋舌?，F在進小區(qū)的光纖寬帶是100M。其實光纖通信也還是光，只是它在特制的光纖里面?zhèn)鬏?，外界干擾小，所以速度快。但不同的小區(qū)需要建設不同的光纖網絡，通常需要非常長的時間。
與此類似，光學無線網絡剛好針對“最后幾公尺”的問題，也就是如何把寬帶數據流從信息骨干網終端傳送到室內的無線設備上，其優(yōu)勢不言而喻。
這種光學無線網絡尤其適合在醫(yī)院和工廠使用，因為在這些區(qū)域中，傳統(tǒng)的射頻傳輸會干擾導航設備、醫(yī)療器械或控制系統(tǒng)。
此外，LED光學無線網絡讓人們在飛機上也能隨意的使用寬帶。飛機通過衛(wèi)星跟地面是實時保持聯通的，借此獲得上網信號。當LED光把網絡信號“照”向每個乘客時，沒有了電磁波的干擾，飛機導航完全不受影響。
未來，應用這項技術使得車與車之間也可利用前后車燈進行通訊。但只是語音通訊，想上網還得借助路燈。
“LED光學無線網絡”2050年可行性報告
光學無線網絡很有商業(yè)價值，用起來很方便，但是真正實現起來也有難度，因為它選擇了一條最復雜的信道———大氣來傳輸數據。充滿不測風云的天空一定會為無線光通信帶來很多變數，但室內用肯定沒問題。
光學無線通信的一系列特點：傳輸速度快，成本比鋪光纖低，建設速度快，不需要無線電頻率許可，也無須開挖管道的市政許可，便攜性強，便于維護，對周圍的環(huán)境也沒有影響。
但是，光學無線通信受到發(fā)射能量的限制，不可能傳送太遠，可靠性也會受到很多外部因素影響。例如，敵人在光學無線網絡的鏈路上生一把火，用人造煙霧破壞了信息完整性。
然而，上述的弊端顯然并不能阻擋光學無線網絡的發(fā)展。當LED成為未來的必然趨勢，LED光學無線網絡也成為了必然。
“物聯網”2050 年可行性報告
物聯網（The Internet of things）的定義是：通過射頻識別（RFID）、紅外感應器、全球定位系統(tǒng)、激光掃描器等信息傳感設備，按約定的協議，把任何物品與互聯網連接起來，進行信息交換和通訊，以實現智能化識別、定位、跟蹤、監(jiān)控和管理的一種網絡。
物聯網前景非常廣闊，它將極大地改變我們目前的生活方式?？梢哉f，物聯網描繪的是充滿智能化的世界。具體地說，就是把感應器嵌入和裝備到電網、鐵路、橋梁、隧道、公路、建筑、供水系統(tǒng)、大壩、油氣管道等各種物體中，然后將“物聯網”與現有的互聯網整合起來，實現人類社會與物理系統(tǒng)的整合。在此基礎上，人類可以以更加精細和動態(tài)的方式管理生產和生活，達到“智慧” 狀態(tài)。
聯聯看
物物相聯讓世界充滿智慧
一杯牛奶擺在面前，眼睛看到的是杯子，鼻子聞到的是奶香，嘴巴嘗到的是甜味，用手摸一下有溫度……感官的感知綜合在一起時人便得出了這一杯牛奶的判斷。假如把牛奶的感知信息傳上互聯網，使得人通過網絡隨時了解牛奶的情況，這就是“物聯網”。
如果說，現在以因特網為代表的網絡技術，能將人與人、人與物聯系在一起，編織出一張二維網絡。將來的世界，網絡將呈現三維立體結構———讓人體驗到物與物之間全面互聯、每件物品都被賦予智慧的未來生活。在上海舉行的世博會上，物聯網技術的應用比比皆是。
冰箱 幫你買可樂
當冰箱中的食物存量不足時，它會自動給你提示，并告知超市的商品信息；當在冰箱中放入一瓶紅酒時，它會自動顯示這瓶紅酒的產地、年份等信息……這就是“物聯網冰箱”為我們構建的未來生活圖景。
世博會山東館里展示著這么一臺會“說話”，會“購物”的“物聯網冰箱”。當你從“物聯網冰箱”里取出僅剩的一瓶可口可樂時，“冰箱”會“開口”提醒主人，需要及時填充新的可樂。更令人難以想象的是，“物聯網冰箱”顯示屏上居然出現了超市新到可樂的銷售信息，以及新可樂的產地、生產時間、保質期和營養(yǎng)成分等相關信息。在點擊屏幕上想買的商品后，購物信息會通過互聯網傳送給用戶提前設定的超市，完成網上購物。
據了解，這臺具有超級智慧的冰箱，還能根據人們日常取用食物的頻率和習慣，為主人提供健康綠色的食譜和生活方案。此外，用戶還可以通過冰箱實現可視電話通訊、瀏覽網上資訊、觀看視頻等多項生活及娛樂功能?！拔锫摼W冰箱”是智能化的家電，它就像一個被賦予了生命的家電，能讓我們充分體會到未來生活的神奇。
洗衣機 自動錯峰用電
一種可以節(jié)約電費的洗衣機與國家電網館一起出現在上海世博會上。該款洗衣機與家庭電網連接，主動錯過用電高峰期，在這一過程中并不需要用戶插手。該款產品最大的優(yōu)點就是為用戶節(jié)約時間和能源，減少開支。
此外，這種洗衣機還能“聽”手機的“指揮”。通過任何手機發(fā)送一條“洗衣機開”的短信給洗衣機，即可接通電源按設定好的程序洗衣服。發(fā)送“洗衣機關”則可以終止洗衣機運轉。
據介紹，該應用體現了物聯網的前景———洗衣機內置無線信號接收模塊（網卡），與同樣“存在”于物聯網的手機連接，輕松實現智能家居生活。據了解，添加該網卡成本僅增添幾十元。
未來LED不再只能照明 光學無線網取代WiFi
據悉，美國政府資助一項“智慧照明”，倡議探索把無線通信能力嵌入未來的LED照明安裝之中，以提供更廣泛的接入點。這項投資額1億8500萬美元、為期10年的美國國家科學基金計劃，涉及超過30所大學的研究人員。其中，包括波士頓大學、位于紐約的Rensselaer理工學院以及位于美國新墨西哥州中部大城的新墨西哥大學。
該“智慧照明”倡議探索，采用可見光束實現無線電設備與基于LED的照明設備之間的通信?；贚ED的方案也可以被用于在LED的應用日益增多的汽車之間進行通信。整個目標是把通信能力構建在所有的LED照明之中，與此同時，減輕RF頻帶的擁擠程度。
波士頓大學教授Thomas Little說，“采用紅外線進行通信有著很長的歷史，紅外線資料協會IRDA多年以前就已經為PDA、打印機以及筆記本計算機構建了通信協議。我們現在正在做的事情就是抓住這個機會，把聯網功能嵌入LED照明革命之中。隨著白熾燈和日光燈被取代，我們希望把聯網技術嵌入LED照明之中?！?/p>
目前，采用紅外線LED的、基于LED的通信功能，如遙控功能，將適合于采用可見光，以便于在數字設備中的收發(fā)器能夠與照明設備進行通信。這些照明設備將經由有線設備接入互聯網。跟必須在所有用戶之間共享頻譜的、基于RF的WiFi接入點不同，通過可見光的視距通信可能使得不同的數據流能夠被饋入每一臺設備。
據了解，研究人員們已經對不同的調制方案進行了實驗，包括采用標準二進制編碼、不歸零編碼器、脈沖編碼調制和脈沖密集調制的各種編碼器。他們聲稱，這些方案只要數據率高于900 KHz，每一種均可在工作情況下感覺不到光線閃爍。2009年將展示的最初原型的速度為每秒1-10Mbits，它將采用最新的LED以及發(fā)光二極管來處理發(fā)射和接收功能。研究人員還計劃開發(fā)最終可制成可見光收發(fā)器的新的半導體技術。
Thomas Little教授表示，“作為系統(tǒng)的一個組成部分，我們需要的接收器通常采用發(fā)光二極管制成，”一種方案就是“采用同一只具有反偏置的LED，并且在效果上，作為制造工藝的一個組成部分，使得LED的一部分作為接收器，而另一部分作為發(fā)射器?！?/p>
目前，波士頓大學已經建立了一個發(fā)布關于智慧照明傳輸倡議的網站。該小組也將采用多種光波長進行試驗，以利用構成白光的不同色彩的光線對多條數據流進行編碼。光極化也將是利用可見光進行多任務通信策略的重點。波士頓大學將把重點放在系統(tǒng)級問題上，包括計算機聯網應用的開發(fā)。半導體設備開發(fā)將由Rensselaer理工學院和新墨西哥大學的研究人員們解決。
中科院研發(fā)LED燈光上網：燈下可連接無線 速率2Mbps
LED路燈、LED顯示屏，LED作為一種節(jié)能照明設備已逐漸走進我們的生活。但是你可知道，通過LED發(fā)出的光線可以連接寬帶網絡，這在目前的科學研究中已成為事實。記者昨天從中科院半導體研究所獲悉，該所對于半導體照明信息網的研究已取得重大突破。
燈下即可無線上網
一臺筆記本電腦置于燈光的照射之下，沒有網線連接，沒有無線網卡，但流暢的網絡視頻仍在播放著……這是昨天發(fā)生在中科院半導體所的半導體照明與信息化示范館內的一幕。為什么會出現這樣的情況？光電系統(tǒng)實驗室的段靖遠博士伸手一指，說它的奧秘就在于天花板上藍色的LED照明燈。
他介紹，網絡信號正是通過燈光傳輸給電腦的。通過這種方式，目前上網最大傳輸速率可以達到每秒2兆。
除了連接網絡外，LED燈還能充當各種家用電器的指揮官。該所的陳雄斌博士介紹，目前他們已實現了對多種電器的開關和調節(jié)的控制。這兩項技術也已分別在世博會的航空館和滬上生態(tài)家館進行了展示。
高速開關傳輸信息
LED燈是如何通過光線傳輸網絡信號和控制信號呢？專家介紹，LED燈是新型的照明設備，與傳統(tǒng)照明設備不同，它不僅省電，還可以通過高速的開關動作，發(fā)出調制過的信號，完成信息和指令的傳輸。
不停的開關動作會不會影響正常的照明使用呢？答案是否定的?？蒲腥藛T介紹，每秒開關的速度可達200萬次，肉眼根本無法感覺到。
克服航班上網難題
現在人們享受無線網絡便捷服務的同時，也在時刻擔心它所產生的電磁波可能會對人體產生不利影響，而用環(huán)保的LED燈光上網卻能徹底消除這一顧慮。沒有電磁波就不會對周邊電子設備造成干擾，飛機內無線上網難題也將得到解決，甚至在水下，一束照進來的LED燈光，就可以完成網絡信號高速傳輸。
專家介紹，和目前的無線技術相比，LED燈光上網還只是一只潛力股。由于它特殊的信息傳輸方式，在未來能夠達到每秒上G的接入速度。據了解，目前美國、日本和歐洲都開始了關于LED無線通信技術的研發(fā)，這可能會成為未來科技發(fā)展的重要方向。