@ 2017.03.21 , 11:00

光线Wi-Fi:比现有技术快百倍的无线网络

几乎每个人都体验过无线网速度慢产生的烦躁。家庭无线设备传输的数据越来越多,而且只会不断增长并导致无线网络拥堵。埃因霍芬理工大学(TU/e)的研究人员提出了一种令人惊讶的解决方案:基于安全红外线的无线网络。不仅实现了网络速度的提升(每个射线40Gbps),而且由于每个设备都得到自己专有的红外射线,无需与其他设备共享。上周Joanne Oh据此获得了她的博士学位。

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该系统较为简单,并且原则上搭建的成本也较低。无线数据来自于几根中央“光天线”,例如安装在天花板上。“光天线”能十分准确地管理由光纤供应的光线。由于系统中不存在移动的部分,因此无需维护和供电:天线包含了一对以不同角度发射不同波长光线的光栅(被动衍射光栅)。改变光线波长就改变了光线的方向。由于使用了安全波长的红外线,因此无法被人类双眼看到,不会产生任何危害。

无干扰
如果你在使用手机或者平板的时候移动到了光天线的覆盖范围之外,那么其他的光天线将会接管。该网络利用传输返回的无线信号,精确跟踪每个无线设备的位置。添加设备很简单:同一光天线对不同设备分配不同波长,因此设备间不会共享网络。此外,邻居的无线网络也不会干扰到你的。

光线的数据传输能力
当前的无线网络使用2.5GHz或者5GHz的无线信号。而新系统使用1500纳米以上波长的红外线,是当前网络频率的数千倍,可达200THz,因此数据传输能力也更强。Joanne Oh甚至实现了2.5m内42.8Gbps的传输速度,与此相对,荷兰的平均连接速度仅为其2000分之一(17.6Mbps),即使你有最好的无线系统,速度也不会超过300Mbps,仅为该研究中无线网络速度的几百分之一。但该系统至今仅使用光线进行了下载测试,由于大多数应用对于上传速度要求较低,因此上传仍然使用无线信号。

五年
Joanne博士的工作是更大的BROWSE项目的一部分,该项目由宽带通信技术Ton Koonen教授领导,由欧洲研究委员会资助。Joanne Oh着重于通过直接红外线实现数据传输技术,其他博士生的工作包括所有无线设备的精确定位和连接光天线的中央光纤网络研究。Koonen期望在五年内推广使用该技术,他认为首先使用这项技术的设备应该是要求高速数据传输的设备比如视频监控,笔记本或平板。

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同时连接多台设备
Koonen的小组不是唯一研究“室内光学无线网络”的,国际上还有许多其他大学和研究所在研究通过室内LED灯光传输数据。然而,这些方法的缺点是带宽较低而且必须设备之间必须共享无线网络。其他小组尝试使用移动镜面导引红外线,但这样就需要对镜面主动控制,消耗能量而且一个镜面一次只能导引一条光线。Koonen和Joanne使用的光栅能处理许多光线,因此可同时连接同台设备,互不干扰。

本文译自 phys,由译者 CliffBao 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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