LiFi：點盞燈能上網

一項基于光源的無線傳輸技術LiFi正在試圖改變世界。

近日，從復旦大學信息科學與工程學院的實驗室里傳來了LiFi技術成功應用的消息，科研人員將網絡信號接入一盞1W的LED燈泡內，燈光所及之處，4臺電腦立即可以正常上網，單向速度最快高達3.7G/s，速度完勝10M/s左右的4G網絡。

一夜之間，“燈光上網”成為社會熱點，更有人士大膽預言：LiFi將是WiFi的終結者。對此，有專家提出異議，認為LiFi與WiFi之間并非對立，而是互補。LiFi若想實現如WiFi般流暢上網并實現商業化推廣，還有很長一段路要走。

英國愛丁堡大學教授哈羅德·哈斯和他的團隊利用閃爍的燈光來傳輸數字信息，這個過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絡技術到底離我們有多遠？答案是很近，它正從復旦大學實驗室中一步步向我們走來。

研究者通過微芯片控制LED燈泡的明滅變化，將二進制數據編碼成光信號：燈亮表示1，燈滅表示0。這些信息能被接收器捕獲并解調出來，而人眼卻不會察覺到LED燈的變化——因為它們閃爍得實在太快了。研究者將網絡信號接入一盞功率為1W的LED燈，與接收器相連的4臺電腦就能夠上網。

“有燈光的地方，就有網絡信號。關掉燈，網絡全無。”課題研究人員遲楠表示，與現有WiFi相比，未來的可見光通信安全又經濟。WiFi依賴看不見的無線電波傳輸，設備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強，無線信號穿墻而過，網絡信息不安全。光譜比無線電頻譜大1萬倍，意味著更大的帶寬和更快的速度。

復旦大學計算機科學技術學院教授薛向陽說，目前的無線電信號傳輸設備存在很多局限性，它們稀有、昂貴，但效率不高，比如全球數百萬個基站幫助手機增強信號，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，尤其在國內LED光源正在大規模取代傳統白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片，便可讓燈泡變成無線網絡發射器。

技術革新的速度之快超出人們的想象。

此前，哈斯教授和他的團隊專門成立了一家名為PureVLC的公司。據了解，這家新成立的公司已經賣出了第一臺產品——一套專門為醫療機構開發的LiFi設備，價值5000歐元。

通過改進智能手機上的LED（如攝像頭、閃光燈等），可以解決數據上傳的問題——這種思路是能夠將LiFi迅速推向大眾消費市場的最快方式。目前，PureVLC公司已經開發出了一款智能手機應用，該應用成功地讓iPhone實現了低速率的數據傳輸。

在2012年的消費電子展覽會上，卡西歐也發布了兩部通過可見光進行數據傳輸的智能手機。此外，三星、西門子同樣在暗自發力。據了解，三星從2010年就開始研究以LED燈為光源的LED平面顯示器試驗可見光通信技術。西門子也曾經在2010年實現了通過白色LED可見光搭建最高速度為500M/s的通信網絡。

為了在產業鏈上搶占先機，卡西歐、三星、松下、夏普和東芝等企業還一起成立了可見光通信聯盟，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。”在一張圖解中，美國研究者提出了對這項技術的美好設想：在一盞盞燈光底下，人們就可以享受到高速上網。

對此，暨南大學教授陳長纓并不樂觀。他認為，可見光通信技術可以實現信息的高速下載，但說到“上網”還言之過早，“白光LED通信上網最大的技術問題是難以建立反向信道。”

上網是要實現數據的下行和上行，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上再裝一個LED燈往回照嗎？

目前，復旦大學課題組一共做出了10臺樣機可以實現數據上傳，從已展示的樣機上看，確實是“再裝一個LED燈往回照”。“我們歸納了3種數據上傳的方案，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，上行采用無線的方式。”遲楠介紹。

但陳長纓認為，各種數據上傳方案無疑增加了這套系統的復雜程度。

哈斯也認為，LiFi不是WiFi的競爭對手，它們是相輔相成的技術，可以實現一些無線電波傳輸所不能實現的功能。

“只要是有燈光的地方，就有傳輸資料的潛在方式。”哈斯舉例來說明這項技術的無限前景：在海底，無線電通信會受到阻隔，但光線會暢通無阻。潛入海底的遙控車，用光來照亮海底的空間，這個光源就可以用來傳輸資料，使得在海底的裝置之間實現彼此通信。

目前不能在石化工廠里使用無線電頻率，它可能使天線產生火花，但使用光進行通信是安全的。在醫院里，可用于新型醫療設備，不用擔心設備間的無線電干擾。在飛機上，也可以通過機艙里的燈光下載影片觀看。

陳長纓認為：“相比上網 ，我覺得更恰當的用途是下載 ，每秒數MB的信息通過普通的電線就可以傳輸。”

他介紹說，這項技術可以用在智能交通系統上。新款的汽車都裝有LED頭燈、尾燈，汽車可借此交換信息，防止意外發生。LED交通信號燈也可以與汽車通信，進行交通管制。當前面的車突然剎車時，后面的車收到剎車燈信息就會立即自動減速剎車。

陳長纓指出，可見光通信與無線、紅外等其他通信方式相比，唯一不可替代的優點是，它的通信區域可通過人眼直觀地確定，從而加以劃分和控制，每一盞燈光底下就是它獨有的通信區域。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，保密性勝過無線通信，因此可以承擔軍事、國家安全等方面的特殊用途。“LED燈光通信在技術上早已實現，如何應用才是需要全民貢獻智慧的地方。”陳長纓說。（本刊綜合）※