浴光人家

郑博熙+王斛成+许超+王飞

摘 要：在信息时代，人类生活离不开通信技术。相对于有线通信技术、无线电通信技术，无线光通信技术具有不受带宽、频谱资源限制、无电磁污染、设备组成简单、保密性强等优点。为此本作品采用定向激光解决各类信息的入户问题，以红外光和可见光为载体，采用自由空间光通信技术和可见光通信技术实现室内信息的无线覆盖，开发了融家居供电，照明，媒体信息、网络信息、控制信号传输于一体的智能光通信系统——浴光人家。

关键词：自由空间光通信；可见光通信；光云播放媒体；LIFI

1 作品详细介绍

“浴光人家”由信号塔、激光通信设备、太阳能电池板、红外通信灯、LED灯、光端机和各种家用电器组成。

信号塔将信息源包含的信息加载于激光通信设备形成调制激光，调制激光照射在太阳能电池板上；白天，由红外灯形成全覆盖、无死角的红外信息场，“光端机”将所接收到的信号传输至相应设备，实现无线方式的家居内部信息互联互通；晚间，由LED代替红外灯解决光纤入户后的“最后一公里”问题。

作品主要研究以下四种关键技术，分别对应“浴光人家”的功能模块：

（1）激光调制技术

以信息塔发出的音视频信号、家用电器控制信号和网络信息为基带信号，对激光的调制技术，实现激光通信。

（2）信息融合技术

由录音机、摄像头、网线、直插电子元件组成的信息源包含了音频信号、视频信号、控制信号和网络信息的多种信息融合技术。

（3）自由空间光通信技术

自由空间光通信技术利用波长为850 nm的红外波，保证在红外灯/LED灯与光端机之间存在无遮挡的视距路径和足够的光发射功率，以大气作为传输媒质来进行光信号传送，达到通信目的。

（4）可见光通信技术

由于白光LED具有功耗低、使用寿命长、尺寸小、绿色环保等优点，可见光通信技术成为了一种在白光LED技术上发展起来的新兴的无线光通信技术。与传统的射频通信和自由空间光通信技术相比，可见光通信技术具有发射功率高、无电磁干扰、节约能源等优点，因而“浴光人家”白天使用自由空间光通信技术、夜间使用可见光通信技术。

2 工作原理

“浴光人家”组成与工作原理框图如图1所示

图1 “浴光人家”组成与工作原理框图

3 作品创新点

“浴光人家”的创新点核心在于构建了激光-红外/LED复合式通讯系统，并结合绿色环保、智能的时尚家居理念，着重打造了“五个绿色”。

（1）绿色通信：采用“信号塔-红外中继-光端机”的三级光通信结构结合“激光通信信道+红外信息场”的双层结构，实现了远距离高带宽、高保密信号传输和室内的全方位、无死角的信号覆盖，避免了电磁污染。

（2）绿色媒体：利用大气为信道传输音频、视频信号、网络信息、家用电器的控制信号，将复杂的有线通信变成无形、无线通信，构建“光-云播放媒体”，简化了家居施工工程，降低了装修成本。

（3）绿色网络：将网络信号融入光信道，基于“浴光人家”的复合式通信网，构建了室内“LI-FI”，形成全方位、无死角的室内网络覆盖。用不到1/5的成本就解决了光纤入户的“最后一公里”问题。

（4）绿色控制：在家用电器上嵌入光接收终端——光端机，光端机接收信息塔发送的控制信号，实现家用电器的远距离智能控制。无需更换现有家电，利用极低的成本，便可完成家用电器远程控制的无缝接入。

（5）绿色供电：采用太阳能供电，并使用太阳能板接收来自信号塔的激光，使激光在完成通信的同时可以将剩余能量用于室内照明供电，真正做到节约点滴能源。