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Comunicação por luz visível e iluminação inteligente e sua industrialização

Fonte: 中国之光网 Leituras: 2723

01 | Vantagens da comunicação por luz visível e o estado atual da tecnologia Li-Fi


1. Pontos críticos de mercado e tecnologia

A comunicação sem fio moderna, após centenas de anos de pesquisa, trouxe grande conveniência à vida moderna, mas ainda enfrenta alguns desafios não resolvidos, como: zonas proibidas para comunicação sem fio subaquática, graves interferências eletromagnéticas de mesma frequência em ambientes industriais complexos e a facilidade com que a comunicação sem fio pode ser interceptada e localizada.

2. Perspectivas de aplicação da tecnologia de comunicação por luz visível

A tecnologia de comunicação por luz visível (Li-Fi) oferece vantagens insubstituíveis em relação à comunicação sem fio por radiofrequência tradicional nas áreas militar e industrial; ela permite comunicações de alta velocidade subaquáticas e garante transmissões de dados confiáveis e rápidas em ambientes eletromagnéticos industriais complexos, resistindo a fortes interferências eletromagnéticas. A comunicação por luz visível também facilita a comunicação confiável entre objetos em movimento e estacionários. Os sistemas de comunicação por luz visível subaquática podem estabelecer enlaces de dados subaquáticos de longa distância e alta velocidade entre submarinos, plataformas de combate e redes de sensores de fibra óptica, o que pode transformar as táticas e práticas da guerra submarina. Além disso, como tecnologia de acesso interno, a comunicação por luz visível compensa perfeitamente a cobertura interna limitada do 5G.

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3. Visão geral da área técnica

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Atualmente, o mercado chinês de iluminação com comunicação por luz visível inteligente está em fase inicial, com demanda de mercado em constante crescimento. No setor militar, não há produtos comerciais maduros, desenvolvidos domesticamente e controláveis, disponíveis para fornecer às forças armadas; tanto os Estados Unidos quanto o Reino Unido possuem empresas especializadas atuando nesse campo. O setor industrial é monopolizado pela Hokuyo do Japão e pela Pepperl+Fuchs da Alemanha. No setor civil, empresas como Philips e Cree lideram o desenvolvimento da indústria. No campo da iluminação inteligente, o mercado de nova infraestrutura da China é enorme.

4. Vantagens da tecnologia Li-Fi

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5. Princípios da tecnologia LiFi
A velocidade da Internet do Li-Fi é cem vezes maior que a do Wi-Fi. O Li-Fi, ou Comunicação por Luz Visível (VLC), também conhecido como "Fidelidade de Luz", é uma nova tecnologia de comunicação sem fio inventada por Harald Haas, da Alemanha. Essencialmente, utiliza as lâmpadas LED onipresentes; ao incorporar um pequeno chip dentro dessas lâmpadas LED para formar um terminal de transmissão, oferece aos usuários um sistema de comunicação por luz visível interno estável e eficiente.
6. Limitações do desenvolvimento da tecnologia LiFi
  • Em comparação com o Wi-Fi, o LiFi tem capacidades de anti-interferência e penetração significativamente reduzidas. Se o caminho de luz entre o transmissor e o receptor for bloqueado, a transmissão de dados para imediatamente, sem falar em atravessar paredes.

  • A luz visível não é adequada para transmissão bidirecional de informações, pois é difícil transmitir sinais de retorno. Se os sinais reversos forem transmitidos pela rede, cada lâmpada (bulbo) deve ser conectada a um cabo de rede. Para o retorno do sinal, o dispositivo receptor também deve ser equipado com uma lâmpada (bulbo) e requer alinhamento preciso; caso contrário, a velocidade não aumentará. Portanto, a transmissão unidirecional é mais adequada para a comunicação por luz visível, aplicando a tecnologia de luz visível em cenários onde o retorno de informações não é necessário.

  • Devido à falta de chips relativamente maduros, o equipamento utilizado pelos pesquisadores no Laboratório de Fudan tem o tamanho de dois laptops. Para miniaturizar o equipamento, os chips devem ser reduzidos, o que requer apoio financeiro para P&D da tecnologia de chips.




02 | Aplicação de Li-Fi em postes de iluminação inteligentes

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1. A comunicação por luz visível resolve os pontos críticos da indústria de postes de iluminação inteligente

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2. Solução de transmissão de dados para rede de iluminação densa Li-Fi

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Vantagens da transmissão de luz infravermelha:

  • Forte direcionalidade, permitindo evitar interferências ao controlar a direção;
  • A curta distância de transmissão evita roteamento complexo e conflitos;
  • Transmissão em todas as condições climáticas, resistente à chuva, neve, neblina, etc.


3. Interconexão de dados de múltiplos terminais dentro dos postes de iluminação Li-Fi

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03 | Terminal e tecnologia de comunicação por luz visível subaquática (Li-Fi)

1. Terminal de comunicação por luz visível subaquática
Terminal Li-Fi anfíbio (protótipo)

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Distância de transmissão: Mais de 100 metros subaquático, 200 metros no ar;

Comunicação de informações de vídeo, áudio e sensores multiplexados.


Terminal portátil de comunicação por luz visível (protótipo)

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Distância de transmissão: 50 metros subaquático, 100 metros no ar;

Fornece comunicação de voz full-duplex.


2. Estação base de comunicação óptica submarina

Estação Base de Comunicação Óptica Submarina Militar (Em Desenvolvimento)

Cobertura da estação base de comunicação óptica submarina: 200 metros;

Comunicação de informações de áudio, vídeo e sensores multiplexados;

Implantação síncrona de capacidades de ataque subaquático e estações base;

Aquisição de dados da rede de sensores subaquáticos.


Estação base de comunicação óptica submarina civil (Em desenvolvimento)

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  • fornece cobertura de comunicação para operações subaquáticas;

  • O entretenimento de mergulho oferece garantia de segurança;

  • Estação base de pesquisa científica subaquática, rede de sensores subaquáticos.


3. Inovação tecnológica

Alta integração e alta potência

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LED ideal subcomprimento de onda
  • propõe um modelo ideal de LED subcomprimento de onda;

  • desenvolveu com sucesso um LED de estrutura vertical subcomprimento de onda com espessura de 225nm e comprimento de onda de emissão de 411nm;

  • A nova estrutura de LED melhora a eficácia luminosa, reduz a capacitância de junção, diminui a geração de calor do LED e amplia a largura de banda de 3 dB do LED;

  • Sistema de comunicação por luz visível subaquática, equipado pela primeira vez com este LED para verificar a comunicação de alta velocidade de 60 Mbps em um tanque de água de 10 metros.

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Iluminação Inteligente Adaptativa
Ajusta ativamente a intensidade da iluminação com base no ambiente luminoso externo

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Fenômeno de coexistência de emissão e detecção de luz em diodos de poço quântico
O primeiro sistema de verificação de comunicação óptica espacial a realizar simultaneamente emissão e detecção de luz

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Tecnologia de modulação e demodulação multidimensional para canais de luz visível

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04 | Solução de Iluminação Inteligente da Aowei Technology

A Aowei Technology foi fundada no início de 2015. A empresa está localizada no Parque de Inovação Científica e Tecnológica Jingang, Nº 1 da Rua Kechuang, Subdistrito de Yaohua, Distrito de Qixia, Cidade de Nanjing, Província de Jiangsu. A equipe técnica principal é composta por destacados especialistas técnicos de empresas como ZTE Corporation, Huawei Technologies, China Telecom e HP. Atualmente, possui três linhas de P&D: P&D e produção de hardware, P&D de software embarcado e P&D de software de plataforma em nuvem para IoT. Na área de IoT, obteve 18 direitos autorais de software e 1 Patente.

1. Qualificações da empresa:
  • Empresa de Alta Tecnologia

  • Sistema de Gestão da Qualidade ISO9001

  • PMEs de base tecnológica da província de Jiangsu

  • Membro da Aliança de Aplicações LoRa da China

  • Membro da Aliança de Inovação em Aplicações 5G da China Unicom


2. Histórico de desenvolvimento

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3. Dores do setor

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4. Aowei Technology Linha principal de produtos
Plataforma em nuvem de IoT:

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Serviço de resolução de identificadores:

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Equipamento de transmissão de dados para interior e exterior da camada de rede:
  • Mini IWG M20
  • IWG B30 para exterior

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Gateway de Computação de Borda da Camada de Percepção: AW-DTU-F901

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Implementa otimização de dados, resposta em tempo real, conectividade ágil e análise de modelos nos nós de borda da IoT, avançando a IoT digital na era 5G. Amplamente aplicável em vários domínios da IoT, como redes elétricas inteligentes, cidades inteligentes e edifícios inteligentes.

Controlador inteligente da camada de execução: AW-ACU-M002

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Autor


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Dr. Yang Bo


Fundador e Diretor Geral da Aowei Technology (Nanjing) Co., Ltd.

Gerente Sênior de Projetos de Sistemas de Informação

Engenheiro sênior. Graduou-se com mestrado pela Universidade Xidian em 2005; desde 2016, estudou a teoria do laser de fônons sob a orientação do renomado laureado com o Prêmio Nobel, Sr. Peter Grunberg, e realizou aprendizado e pesquisa em tecnologia de comunicação por luz visível (Li-Fi) subaquática sob a orientação do professor Wang Yongjin da Universidade de Posts e Telecomunicações de Nanjing. Obteve o doutorado em Comunicação e Sistemas de Informação pela Universidade de Posts e Telecomunicações de Nanjing em dezembro de 2019. Fundou a Aowei Technology (Nanjing) Co., Ltd. em 2019, e organizou o P&D e a entrega de vários produtos, incluindo Kangli Elevator Cloud, projeto de leitura de medidores IoT da China Resources Gas, Sistema Ágil de Manufatura Inteligente da Huaxing Yuanchuang, sistema Kanban da Luxshare Precision, controladores industriais inteligentes, termômetros de testa e dispositivos de fisioterapia EMS. Anteriormente, trabalhou no centro de P&D da ZTE em Nanjing.


Publicou 15 artigos em periódicos nacionais e indexados no SCI/EI, e foi convidado a apresentar 2 relatórios acadêmicos internacionais. Foram solicitadas e concedidas um total de 12 Patentes, incluindo 2 Patentes internacionais, com 1 Patente incorporada à norma internacional 3GPP.




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