既然高功率LED即將成為下一代固態照明(SSL)的主力,電子產業界也浮現了更為大膽的新思維。也就是捨棄擁擠不堪的射頻頻寬,改用速度快到人眼難以辨識的LED切換方式來傳送數據,這樣的方式便稱為LED可見光通訊(VLC)。透過先進的技術支援,每一種新的LED燈具都能以有線方式接取骨幹網路,使不同設備間可實現無所不在的無線通訊,且不會增加現有射頻頻寬的負擔。
這種LED可見光通訊傳輸技術多採用白光LED,因為白光LED特點為快速反應,能作為可見光通訊技術的基礎。LED可見光傳輸技術是利用螢光燈或是白光LED等室內照明設備,發出肉眼無法察覺的高速明暗閃爍訊號,以無線方式來傳輸資料。採用可見光是因為其波長範圍大,可透過設計將可見光訊號透過不同波長傳輸。而研發人員也會測試不同光波長,利用構成白光的不同色彩,對多條資料流進行編碼內容的研發。
《圖一 就像煞車燈「告知」司機要停車一樣,VLC可發送相同的消息給其他車輛,以避免碰撞。》 |
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可見光通訊在醫療等領域大放異彩
事實上,LED可見光通訊的應用目的,並不在於取代包括藍牙、Wi-Fi、WiMAX或LTE等無線通訊技術,其目的補足目前RF射頻無線通訊所無法滿足應用的場合。例如在醫院和飛機等場所中,射頻可能會干擾重要的儀器訊號,這時候透過可見光通訊就可以解決這些問題。
可見光通訊的嶄新應用不計其數,雖然以Wi-Fi或紅外線等無線技術也能達到相同的目的,但透過可見光的方式會更加便利並提高安全性。例如,與鄰近RF訊號之間的互相干擾,可能會影響Wi-Fi的使用,但可見光就完全不存在干擾的問題,既使是相鄰的光束可以交互通過,只要彼此目的地不同就不會產生干擾。
此外,部分場所基於安全的考量而禁止使用RF通訊裝置,例如前面提到的醫院和飛機上,可見光通訊在這些場合中就是一種理想的替代方案,因為LED照明早已商用化,而且可見光通訊不會干擾傳送重要訊息的系統訊號。同時,可見光通訊也能傳送較高的資料量。
至於LED光通訊是否會產生訊息保密方面的問題,理論上,一旦LED光源受到干擾,通訊傳輸就會中斷。因此若要保護隱私防止資訊外洩,只要關上門窗、或者避免光源外露到其他空間或室外即可。並且,同時使用多個上網裝置也不會影響無線傳輸的速度,這樣的特性對於電磁波敏感的應用環境,例如醫院或是軍事設備也相當有其應用價值。
- 發展VLC目的並非取代無線通訊技術,而是補足目前無線通訊所無法滿足應用的場合。
《圖二 辦公室環境中,可同時應用LED燈於照明和通訊,不同裝置可分別使用不同的數據串流。》 |
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可見光通訊應用無遠弗屆 德日美韓積極卡位
可見光通訊能實現各種新應用的可能性,例如智慧化LED廣告看板。在一般情況下它會顯示「歡迎光臨某餐廳」,當使用者拿出行動裝置朝向數位看板時,就能透過LED光訊號下載更多的資訊,例如該餐館的地址、菜單甚至優惠卷等。只要發揮想像力,更多有趣的潛在應用就能不斷被發掘出來。又例如LED電視越來越盛行,三星便計畫利用LED背光電視來試驗可見光通應用訊,未來三星產品的使用者就能透過電視下載產品資訊或網站位址等相關資訊。
目前包括日本和美國都積極投入LED可見光通訊技術的研發行列。日本總務省已經和NTT DoCoMo研究,並與NEC合作開發室內照明光源高速傳輸技術。日本IT資訊產業也成立了可見光通訊協會進行可見光通訊技術的開發計畫。美國國家科學基金會也於2008年10月投資1.85億美元,並結合30所大學研究人員,開始為期10年的可見光通訊智慧照明架構。LED可見光通訊前途無可限量,包括德日美韓等國都積極卡位,身為LED照明產業和無線通訊設備製造重鎮的台灣,當然更應該急起直追,在即將到來的LED可見光通訊世代中,佔有一席之地。