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[发布] 为什么不使用光代替无线电波进行通信?

楼主
发表于 2017/5/22 16:48:30 | 只看该作者

既然 6 GHz 以上的无线电波遇到障碍物就无法穿过,为什么不直接使用光波段来进行通信呢?这样在带宽方面的限制可能少了很多。

1 楼
发表于 2017/5/22 | 只看该作者

无线光通信,或者可见光通信、Li-Fi,正是现代无线通信技术所研究的一个方向之一。与传统微波通信不同,光波的波长更短,在自由空间的衰减速度更快(衰减速度和频率二次方成正比),并且光波的绕射能力比微波差,不但仅限于视线(Line Of Sight, LOS)传输,甚至在大气中传播时也会因为浮尘和水滴的米氏散射和大气分子的瑞利散射作用而使功率大幅衰减,相比于光纤介质中的导行传输路径损耗严重得多。因此,现有的无线光通信研究通常将应用场景设定为短距离无线传输。无线光通信不同于光纤通信,通常采用非相干光(可通过普通LED光源获得),因此调制方式也有别于光纤通信和微波通信。无线光通信通常采用幅度调制而非相位调制,这样可以通过改变和检测光波的包络的幅度来进行信息调制和解调,而非像微波通信一样检测电磁波的波形本身,因此不存在处理器跟不上光的频率的问题。由于光的载波频率很高,理论上无线光通信可以提供比微波通信高得多的带宽;同时已经有技术可以应用普通LED进行无线光通信传输,也就是说,仅需要通过对现有LED照明设备进行改造,即可在几乎不影响照明功能的情况下实现通信的功能。无线光通信可能的应用前景包括室内短距离无线接入、室内定位、城市环境下的智能交通网络等等。而题主所说的移动通信,现有网络拓扑中是使用室外陆地基站进行分小区覆盖来实现移动台的接入。小区半径视地域用户密度通常为一公里至数公里。在这样长的距离上光波的损耗较大,完成覆盖需要的光功率太高。另外云雨雾霾天气也会严重加大这样的物理距离上光波传输的损耗。除此之外,室外的“光基站”无法实现对室内用户的覆盖,这意味着在室内的移动台将必须使用中继器才能工作,布网成本太高。因此我认为微波的通信方式在相当长一段时间内并不会被取代,而诸如无线光通信之类的宽带短距离无线接入技术有可能成为微波通信的补充。说到宽带短距离无线接入,大家最为熟悉的应该就是802.11定义的WiFi了。最新的802.11ac在5GHz频段上使用MIMO技术时在理想条件下甚至可以实现1Gbps的接入速率!这个速率对现有接入网和现有业务来说是非常高的,说明此时最后一公里无线接入并不是传输瓶颈。另外由于短距离无线接入设备的功率通常很小,所以可以在不同空间上大量复用,因此对频谱资源不如移动网络那样敏感。在和WiFi的竞争中,诸如超宽带(UWB)、毫米波通信等技术均落下风。而WiFi本身也不断发展,性能不断提高。另外由于4G移动通信网络支持全IP分组交换,使得通过IP网络接入交换网的Femtocell(微小基站)成为现实。使用Femtocell设备,用户可以利用自家的入户光纤或者ADSL宽带设立自己的小功率基站,服务家庭用户。WiFi和Femtocell都将在未来成为无线光通信的强有力竞争对手。所以无线光通信从市场角度是否能获得大发展或未可知。


2 楼
发表于 2017/5/22 | 只看该作者

有光的。只是都在玩玩阶段,应用还得克服问题。G赫兹就是我们用的WIFI,工业用LC回路最高频就是G了,说实在的民用检波示波器最高也就几十G了。因为再高得刻出微电容,C型LC回路,就是光导天线阵列。实验室玩的微纳技术。T赫兹问题多多,T赫兹做通信问题是功率和成本。下转换和光导天线都是转换效率太低,载波发射功率不够;量子级联激光器是够,120美元一个也不贵(几年前的),但是要低温,还不可调协;可调谐功率又高的是自由电子激光器…我还得配个电子加速器?加速器一启动就够我考一回雅思了。还有T赫兹波导也是问题,长距离得克服损耗……一堆不靠谱的,蚕丝陶瓷…连纸斗上了…也就是实验室短距离玩玩。有人做狭缝波导降低损耗,再看吧。红外是大气窗口的问题。所以玻璃光纤嘛。紫光和海洋窗口吻合,还在军用实验阶段,潜艇卫星通信。至于无线电有个巨大的军用优势—人家可以被电离层反射。打起仗就算是美军,他能破坏北京上方的电离层,不让无线电反射么?不能。但是我一把铁锹regardless他加州同轴电缆也好长岛地下光纤也罢,老夫一锹铲断。就知道这么多了。还有记忆中错误的斧正啊。


3 楼
发表于 2017/5/22 | 只看该作者

有光的。只是都在玩玩阶段,应用还得克服问题。G赫兹就是我们用的WIFI,工业用LC回路最高频就是G了,说实在的民用检波示波器最高也就几十G了。因为再高得刻出微电容,C型LC回路,就是光导天线阵列。实验室玩的微纳技术。T赫兹问题多多,T赫兹做通信问题是功率和成本。下转换和光导天线都是转换效率太低,载波发射功率不够;量子级联激光器是够,120美元一个也不贵(几年前的),但是要低温,还不可调协;可调谐功率又高的是自由电子激光器…我还得配个电子加速器?加速器一启动就够我考一回雅思了。还有T赫兹波导也是问题,长距离得克服损耗……一堆不靠谱的,蚕丝陶瓷…连纸斗上了…也就是实验室短距离玩玩。有人做狭缝波导降低损耗,再看吧。红外是大气窗口的问题。所以玻璃光纤嘛。紫光和海洋窗口吻合,还在军用实验阶段,潜艇卫星通信。至于无线电有个巨大的军用优势—人家可以被电离层反射。打起仗就算是美军,他能破坏北京上方的电离层,不让无线电反射么?不能。但是我一把铁锹regardless他加州同轴电缆也好长岛地下光纤也罢,老夫一锹铲断。就知道这么多了。还有记忆中错误的斧正啊。


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