想上網(wǎng)？開燈吧

【√】英國(guó)愛丁堡大學(xué)教授哈拉爾德·哈斯研究出了一項(xiàng)新技術(shù)，能夠讓普通的電燈泡作為無線網(wǎng)絡(luò)信號(hào)傳輸器，只要開燈，就能無線上網(wǎng)。

一直以來，在一個(gè)人的頭頂上畫一個(gè)閃亮的燈泡，被用來象征一個(gè)發(fā)明家的靈光乍現(xiàn)，但是德國(guó)物理學(xué)家哈拉爾德·哈斯由燈泡本身“點(diǎn)亮”了奇思妙想：依賴一盞小小的燈，將看不見的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)，變成“看得見”的網(wǎng)絡(luò)信號(hào)。哈斯和他在英國(guó)愛丁堡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)最新發(fā)明了一種專利技術(shù)，利用閃爍的燈光來傳輸數(shù)字信息，這個(gè)過程被稱為可見光通訊（VLC），也叫LiFi，它可能給目前以WiFi為代表的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)帶來革命性改變。

燈光里的莫爾斯碼

哈斯表示：“我最大的設(shè)想就是將電燈泡變?yōu)閷拵ㄐ旁O(shè)備。這樣電燈泡不僅能提供照明，也將成為一款必要的工具。”哈斯認(rèn)為，通過給普通的LED燈泡加裝微芯片，使燈泡以極快的速度閃爍，就可以利用燈泡發(fā)送數(shù)據(jù)。而燈泡的閃爍頻率達(dá)到每秒數(shù)百萬次。

通過這種方式，LED燈泡可以快速傳輸二進(jìn)制編碼。但對(duì)裸眼來說，這樣的閃爍是不可見的，只有光敏接收器才能探測(cè)。哈斯表示：“這類似于通過火炬發(fā)送莫爾斯碼，但速度更快，并使用了計(jì)算機(jī)能理解的字母表。”

這一技術(shù)意味著，只要你擁有電燈泡，就可以獲得無線互聯(lián)網(wǎng)連接。目前全世界的電燈泡數(shù)量估計(jì)約有140億盞。實(shí)際上，這也意味著任何路燈都可以成為互聯(lián)網(wǎng)接入點(diǎn)。

不過，被昵稱為“LiFi”的可見光通信技術(shù)并不只是能提升互聯(lián)網(wǎng)的覆蓋范圍。作為無線數(shù)據(jù)傳輸?shù)淖钪饕夹g(shù)，WiFi利用了射頻信號(hào)。然而，無線電波在整個(gè)電磁頻譜中僅占很小的一部分。而隨著用戶對(duì)無線互聯(lián)網(wǎng)需求的增長(zhǎng)，可用的射頻頻譜正越來越少。

例如，當(dāng)你在咖啡店中上網(wǎng)時(shí)，如果周圍上網(wǎng)的人越來越多，那么你會(huì)發(fā)現(xiàn)網(wǎng)速變得很慢。3G移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)也是如此。與此同時(shí)，根據(jù)思科的數(shù)據(jù)，我們每年通過移動(dòng)設(shè)備發(fā)送的信息量都在翻番。

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)表示，目前的無線電信號(hào)傳輸設(shè)備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高，比如手機(jī)，全球數(shù)百萬個(gè)基站幫助其增強(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，便可讓燈泡變成無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器。

世界最快燈光上網(wǎng)

這種讓人難以想象的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)離我們并不遙遠(yuǎn)。日前，復(fù)旦大學(xué)的研究人員成功利用可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號(hào)：他們通過微芯片控制LED燈泡的明滅變化，研究人員將網(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)電腦就都能夠上網(wǎng)。

復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院教授、該課題研究人員遲楠表示，LED可見光通信系統(tǒng)由發(fā)射和接收2部分構(gòu)成，每個(gè)部分又包含相應(yīng)的電學(xué)與光學(xué)元件。發(fā)射部分的電學(xué)元件包括LED驅(qū)動(dòng)電路和負(fù)責(zé)編碼、調(diào)制、預(yù)均衡的電信號(hào)處理系統(tǒng)，光學(xué)元件包括LED芯片和發(fā)射光學(xué)天線；接收部分的光學(xué)元件包括接收光學(xué)天線和探測(cè)器芯片，電學(xué)元件則包括負(fù)責(zé)解碼、解調(diào)、后均衡的接收信號(hào)處理系統(tǒng)。

“LED可見光通信首先在日本開展。早在2000年，日本研究者就提出利用LED照明燈作為通信基站進(jìn)行信息無線傳輸?shù)氖覂?nèi)通信系統(tǒng)。”遲楠介紹道。和早已普及的WiFi相比，LiFi具有明顯的優(yōu)勢(shì)：LiFi 調(diào)制在可見光譜上，是WiFi載頻的萬倍以上，這意味著更大的帶寬和更高的速率；LiFi具有可遮擋性，具有一定的安全價(jià)值；再者，LiFi的設(shè)置幾乎不需要額外建立基礎(chǔ)設(shè)施。因此“歐洲，美國(guó)和日本都有研究組織在開展可見光通信的科研，競(jìng)爭(zhēng)激烈，最高傳輸速率幾乎每個(gè)月都有刷新。”

中國(guó)的科研人員自然不甘人后。這次，復(fù)旦大學(xué)自主開發(fā)了高階調(diào)制和信道均衡算法，可見光通信的離線速率可達(dá)到3.75Gbps。“據(jù)我們所知，該速率為當(dāng)前世界最高。”遲楠說。

LiFi會(huì)代替WiFi嗎

“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。”遲楠說，與現(xiàn)有WiFi相比，未來的可見光通訊安全又經(jīng)濟(jì)。WiFi依賴看不見的無線電波傳輸，設(shè)備功率越來越大，局部電磁輻射勢(shì)必增強(qiáng)；無線信號(hào)穿墻而過，網(wǎng)絡(luò)信息不安全。這些安全隱患，在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網(wǎng)絡(luò)設(shè)置又幾乎不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。

對(duì)這一新技術(shù)，網(wǎng)友們紛紛表示“神奇得我都不敢相信了”、“創(chuàng)新改變世界”。網(wǎng)友“船客”幽默地預(yù)測(cè)：“以后就不會(huì)有穿墻之說了，直接就是‘對(duì)不起，你擋住我的可見光信號(hào)了’。”

LiFi來勢(shì)洶洶，WiFi會(huì)否從此沒落？

“可見光通信也有突出的劣勢(shì)，包括遮擋性，不能繞射，無法穿墻而過，上行傳輸也需要一個(gè)LED燈等，所以不能代替WiFi技術(shù)。因此更多的是作為一種補(bǔ)充，能夠在一些特定的場(chǎng)所發(fā)揮比WiFi更好的效率。”遲楠表示：“可見光通信尚未解決的問題還很多，需要謹(jǐn)慎樂觀，既要認(rèn)識(shí)到LiFi的優(yōu)點(diǎn)，也要充分認(rèn)識(shí)到LiFi的不足。”

可以預(yù)見的是，LiFi技術(shù)的推廣將與WiFi形成很好的配合，為人們提供各種便利。也許不久之后，在沒有WiFi的地方，只要開個(gè)燈，也照樣可以上網(wǎng)啦。

當(dāng)然，作為一種尚在實(shí)驗(yàn)室的全新網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和產(chǎn)品，其未來潛力也不應(yīng)被過分高估。“因?yàn)椋瑥臒艄馔ㄓ嵖刂频叫酒O(shè)計(jì)制造等一系列關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，都是研究人員‘動(dòng)手做’，要真正像WiFi那樣走進(jìn)千家萬戶，需要通過一系列的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，還有很長(zhǎng)的路要走。”遲楠說。

LiFi的發(fā)明者哈斯也表示：“我們?nèi)孕枰猈iFi，需要射頻通信系統(tǒng)。你無法使用電燈泡向快速移動(dòng)的物體發(fā)送數(shù)據(jù)，或是向樹、墻和障礙物背后的物體發(fā)送數(shù)據(jù)。”在短期內(nèi)，可見光通信已可以實(shí)現(xiàn)一些小范圍應(yīng)用。例如，可以在飛機(jī)中使用該技術(shù)，幫助手機(jī)和筆記本上網(wǎng)，此外也可以在水下等無線電波無法傳播的場(chǎng)所使用該技術(shù)。