用燈光也能上網

文/曉野

用燈光也能上網

文/曉野

無需Wi-Fi信號，只開一個LED（發光二極管）燈就能無線上網，這件聽起來好像不可思議的事卻已經成為現實。

什么是可見光通信技術

可見光通信技術是一種先進的無線通信技術。它利用LED發出的肉眼看不到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息，具有傳輸數據率高、保密性強、無電磁干擾、無需頻譜認證等優點，是理想的室內高速無線網絡接入方案之一。LED發出的光是一閃一閃的，因為閃動頻率極高，達到每秒數百萬次，我們的肉眼分辨不出來，光敏接收器卻能探測到。這種閃動其實就是一種“開”“關”過程，開就代表“1”，關就代表“0”，開開關關，0與1的各種組合就可以通過燈光來傳遞了，這就是可見光通信技術的基本原理。白熾燈因為在亮滅的變化過程中非常容易被損壞，且亮滅變化動作太慢，因而不具備這種通信功能。

可見光通信技術的優勢

與傳統的無線網絡相比，可見光通信技術擁有很多優勢。

首先，可見光通信技術傳輸速率更快。與使用無線電波進行通信的Wi-Fi、藍牙等傳統無線技術相比，被昵稱為“LiFi”的可見光通信技術的數據傳輸速率更高，可達每秒數十MB至數百MB，未來傳輸速率還可能超過光纖通信。當前在實驗室里，可見光通信技術實時傳輸速率已在米級距離上達到了每秒500MB，離線傳輸速率已達到每秒幾GB。也就是說用可見光通信技術下載一部1GB的電影，只需不到1秒的時間。

其次，該技術還具有安全性高的特點。可見光只能沿直線傳播，因此只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息。用窗簾遮住光線，信息就不會外泄至室外。

另外，可見光通信技術主要是利用無處不在的電燈資源。人們只需在LED燈泡中加入一個芯片，便可使其具有“無線路由器”“通信基站”“Wi-Fi接入點”，甚至“GPS衛星”的功能，從而無需再建任何新的基礎設施。大規模實施可見光通信技術系統可以降低總體安裝成本，同時可以幫助人們進一步降低電費、維護費用等操作成本。

最后，可見光通信技術輻射小，綠色環保，對人體無害，而且在對電磁信號敏感的環境中也能自由使用，比如飛機艙內和手術室內。

目前手機和無線終端發出的射頻信號會對飛機的導航和通訊系統造成干擾，容易影響飛行安全，所以飛機上乘客的通信愿望是被限制的，但是有了可見光通信技術，乘客就可以輕松接入網絡。

再比如在醫院，高頻電磁波類型的無線通信干擾可能會對某些儀器造成損害，特別是在手術中，那么這個時候可以用可見光通信技術安全、高效地控制某些設備或傳輸X光圖像等。

可見光通信技術的研究現狀

基于這些優勢，可見光通信技術在未來通信領域中將占有重要的地位和價值，因此很多研究機構和電信運營公司加入到可見光通信技術的研究領域中來。

日本中川研究室自2000年開始對基于白光的可見光通信技術進行研究，至今已在可見光通信技術研究領域取得了很大的成就，還開發了面向商業化的基于可見光通信技術的超市定位及導航系統。

歐洲的20多家大學科研單位和企業也提出了OMEGA計劃，對可見光通信技術展開了深入的研究。OMEGA計劃的目標是發展出一種全新的能夠提供寬帶和高速服務的室內接入網路。OMEGA計劃把可見光通信技術列為重要的高速網絡接入技術之一，并且已經取得了豐碩的研究成果。

除了日本和歐洲的科研單位，美國的UC-Light也是進行可見光通信技術研究的重要機構。UC-Light依托于加州大學的4所分校和1個美國國家實驗室，其研究人員的研究背景涉及建筑學、無線通信、網絡、照明、光學、器件等領域。UC-Light成立的目的是開發一種基于LED照明的高速通信和定位系統。

中國的可見光通信技術研究起步相對較晚，與國際相比仍然落后很多，尚沒有比較成熟的商用化的可見光通信技術系統。近年來，在國家大力支持的背景下，中國的可見光通信技術研究取得了一定的進步，在可見光通信技術理論、系統設計和計算機仿真、實驗演示系統設計制作等方面都取得了一定的成果。2013年10月15日，復旦大學信息科學與工程學院傳出好消息。研究人員將網絡信號接入一盞1瓦的LED燈，燈光下的4臺電腦即可上網，離線最高傳輸速率可達每秒3.25GB，實時平均上網速率達到每秒150MB。

可見光通信技術是一個“戰略性新興產業”，是解決網絡融合“窘境”的融合劑，有巨大潛力等待挖掘。可見光通信技術可與Wi-Fi、電力線通信等其他技術融合。在現有網絡之間，通過添加可見光通信技術這一新元素，實現業務互通、技術互補，可以形成完美的融合。

可見光通信技術可作為現有無線網絡的補充技術，將滲入物聯網、智慧城市、以太網供電、無線傳感器網絡、增強現實等領域，它的發展必然會使大家的生活更舒適、更便捷，也能為無線通信的發展提供新的解決方案。