LiFi：點(diǎn)盞燈能上網(wǎng)

一項(xiàng)基于光源的無(wú)線傳輸技術(shù)LiFi正在試圖改變世界。

近日，從復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院的實(shí)驗(yàn)室里傳來(lái)了LiFi技術(shù)成功應(yīng)用的消息，科研人員將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入一盞1W的LED燈泡內(nèi)，燈光所及之處，4臺(tái)電腦立即可以正常上網(wǎng)，單向速度最快高達(dá)3.7G/s，速度完勝10M/s左右的4G網(wǎng)絡(luò)。

一夜之間，“燈光上網(wǎng)”成為社會(huì)熱點(diǎn)，更有人士大膽預(yù)言：LiFi將是WiFi的終結(jié)者。對(duì)此，有專家提出異議，認(rèn)為L(zhǎng)iFi與WiFi之間并非對(duì)立，而是互補(bǔ)。LiFi若想實(shí)現(xiàn)如WiFi般流暢上網(wǎng)并實(shí)現(xiàn)商業(yè)化推廣，還有很長(zhǎng)一段路要走。

英國(guó)愛丁堡大學(xué)教授哈羅德·哈斯和他的團(tuán)隊(duì)利用閃爍的燈光來(lái)傳輸數(shù)字信息，這個(gè)過(guò)程被稱為可見光通信，人們常把它稱為“LiFi”。

這種讓人難以想象的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)到底離我們有多遠(yuǎn)？答案是很近，它正從復(fù)旦大學(xué)實(shí)驗(yàn)室中一步步向我們走來(lái)。

研究者通過(guò)微芯片控制LED燈泡的明滅變化，將二進(jìn)制數(shù)據(jù)編碼成光信號(hào)：燈亮表示1，燈滅表示0。這些信息能被接收器捕獲并解調(diào)出來(lái)，而人眼卻不會(huì)察覺(jué)到LED燈的變化——因?yàn)樗鼈冮W爍得實(shí)在太快了。研究者將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)接入一盞功率為1W的LED燈，與接收器相連的4臺(tái)電腦就能夠上網(wǎng)。

“有燈光的地方，就有網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。關(guān)掉燈，網(wǎng)絡(luò)全無(wú)?！闭n題研究人員遲楠表示，與現(xiàn)有WiFi相比，未來(lái)的可見光通信安全又經(jīng)濟(jì)。WiFi依賴看不見的無(wú)線電波傳輸，設(shè)備功率越來(lái)越大，局部電磁輻射勢(shì)必增強(qiáng)，無(wú)線信號(hào)穿墻而過(guò)，網(wǎng)絡(luò)信息不安全。光譜比無(wú)線電頻譜大1萬(wàn)倍，意味著更大的帶寬和更快的速度。

復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院教授薛向陽(yáng)說(shuō)，目前的無(wú)線電信號(hào)傳輸設(shè)備存在很多局限性，它們稀有、昂貴，但效率不高，比如全球數(shù)百萬(wàn)個(gè)基站幫助手機(jī)增強(qiáng)信號(hào)，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國(guó)內(nèi)LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個(gè)微芯片，便可讓燈泡變成無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器。

技術(shù)革新的速度之快超出人們的想象。

此前，哈斯教授和他的團(tuán)隊(duì)專門成立了一家名為PureVLC的公司。據(jù)了解，這家新成立的公司已經(jīng)賣出了第一臺(tái)產(chǎn)品——一套專門為醫(yī)療機(jī)構(gòu)開發(fā)的LiFi設(shè)備，價(jià)值5000歐元。

通過(guò)改進(jìn)智能手機(jī)上的LED（如攝像頭、閃光燈等），可以解決數(shù)據(jù)上傳的問(wèn)題——這種思路是能夠?qū)iFi迅速推向大眾消費(fèi)市場(chǎng)的最快方式。目前，PureVLC公司已經(jīng)開發(fā)出了一款智能手機(jī)應(yīng)用，該應(yīng)用成功地讓iPhone實(shí)現(xiàn)了低速率的數(shù)據(jù)傳輸。

在2012年的消費(fèi)電子展覽會(huì)上，卡西歐也發(fā)布了兩部通過(guò)可見光進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)闹悄苁謾C(jī)。此外，三星、西門子同樣在暗自發(fā)力。據(jù)了解，三星從2010年就開始研究以LED燈為光源的LED平面顯示器試驗(yàn)可見光通信技術(shù)。西門子也曾經(jīng)在2010年實(shí)現(xiàn)了通過(guò)白色LED可見光搭建最高速度為500M/s的通信網(wǎng)絡(luò)。

為了在產(chǎn)業(yè)鏈上搶占先機(jī)，卡西歐、三星、松下、夏普和東芝等企業(yè)還一起成立了可見光通信聯(lián)盟，共同致力于可見光通信的研究。

“今天我們用WiFi，明天我們用LiFi?！痹谝粡垐D解中，美國(guó)研究者提出了對(duì)這項(xiàng)技術(shù)的美好設(shè)想：在一盞盞燈光底下，人們就可以享受到高速上網(wǎng)。

對(duì)此，暨南大學(xué)教授陳長(zhǎng)纓并不樂(lè)觀。他認(rèn)為，可見光通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)信息的高速下載，但說(shuō)到“上網(wǎng)”還言之過(guò)早，“白光LED通信上網(wǎng)最大的技術(shù)問(wèn)題是難以建立反向信道。”

上網(wǎng)是要實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的下行和上行，既要下載信息，也要能上傳信息。但是，難道還要在電腦和手機(jī)上再裝一個(gè)LED燈往回照嗎？

目前，復(fù)旦大學(xué)課題組一共做出了10臺(tái)樣機(jī)可以實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)上傳，從已展示的樣機(jī)上看，確實(shí)是“再裝一個(gè)LED燈往回照”。“我們歸納了3種數(shù)據(jù)上傳的方案，一種是雙向可見光通信，這要求筆記本有LED燈。其次是下行可見光，上行紅外。還有就是半光模式，下行可見光，上行采用無(wú)線的方式?！边t楠介紹。

但陳長(zhǎng)纓認(rèn)為，各種數(shù)據(jù)上傳方案無(wú)疑增加了這套系統(tǒng)的復(fù)雜程度。

哈斯也認(rèn)為，LiFi不是WiFi的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手，它們是相輔相成的技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一些無(wú)線電波傳輸所不能實(shí)現(xiàn)的功能。

“只要是有燈光的地方，就有傳輸資料的潛在方式?！惫古e例來(lái)說(shuō)明這項(xiàng)技術(shù)的無(wú)限前景：在海底，無(wú)線電通信會(huì)受到阻隔，但光線會(huì)暢通無(wú)阻。潛入海底的遙控車，用光來(lái)照亮海底的空間，這個(gè)光源就可以用來(lái)傳輸資料，使得在海底的裝置之間實(shí)現(xiàn)彼此通信。

目前不能在石化工廠里使用無(wú)線電頻率，它可能使天線產(chǎn)生火花，但使用光進(jìn)行通信是安全的。在醫(yī)院里，可用于新型醫(yī)療設(shè)備，不用擔(dān)心設(shè)備間的無(wú)線電干擾。在飛機(jī)上，也可以通過(guò)機(jī)艙里的燈光下載影片觀看。

陳長(zhǎng)纓認(rèn)為：“相比上網(wǎng) ，我覺(jué)得更恰當(dāng)?shù)挠猛臼窍螺d ，每秒數(shù)MB的信息通過(guò)普通的電線就可以傳輸?！?/p>

他介紹說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)可以用在智能交通系統(tǒng)上。新款的汽車都裝有LED頭燈、尾燈，汽車可借此交換信息，防止意外發(fā)生。LED交通信號(hào)燈也可以與汽車通信，進(jìn)行交通管制。當(dāng)前面的車突然剎車時(shí)，后面的車收到剎車燈信息就會(huì)立即自動(dòng)減速剎車。

陳長(zhǎng)纓指出，可見光通信與無(wú)線、紅外等其他通信方式相比，唯一不可替代的優(yōu)點(diǎn)是，它的通信區(qū)域可通過(guò)人眼直觀地確定，從而加以劃分和控制，每一盞燈光底下就是它獨(dú)有的通信區(qū)域。此外，可見光通信只要拉上遮光窗簾，外界就接收不到燈光里的信息，保密性勝過(guò)無(wú)線通信，因此可以承擔(dān)軍事、國(guó)家安全等方面的特殊用途?！癓ED燈光通信在技術(shù)上早已實(shí)現(xiàn)，如何應(yīng)用才是需要全民貢獻(xiàn)智慧的地方?！标愰L(zhǎng)纓說(shuō)。（本刊綜合）※