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无线通信技术LiFi前瞻

 

    当下。美好的现代都会生活,离不开各种不同的无线网络技术.从14.4kbps的电话线拨号上网,到如今Wi一Fi, CDMA/GPRS等多种无线上网解决方案,一条从窄到宽,从有线到无线的发展之路让我们的生活得以畅行信息娱乐的高速公路之上。
 
    于是乎,我们可以在能看见夕阳的傍晚,独自一人靠坐在飘窗的窗台上,伴着咖啡的浓香,享受着和煦的微风和窗外宁静街景,仿若与世隔绝般的静宜;可以坐在异国他乡的咖啡馆里,喝着咖啡,任由阳光透过树叶的间隙,斑驳的洒在身上;因为仅靠手机、电脑、平板通过Wi一Fi就可以让我们时刻与外界保持互联。
 
    给我们带来美好生活的Wi-Fi技术是IEEE802.11(X)规范的“昵称“·从技术层面是指无线保真(Wireless Fidelity) ^IEEE802.11第一个版本发表于1997年·其中定义了介质访问接入控制层和物理层·物理层定义了工作在2.4GHz的SIM频段上的两种无线调频方式和一种红外传输的方式。总数据传输速率设计为2Mbit/s"随后的Wi-Fi技术逐渐演进成一条架设在无线电波上的信息高速公路一切关于无线局域传输的应用都围绕这Wi-Fi展开·直到有一天德国物理学家哈拉尔德.哈斯(Herald Haas)发现了另一个方向。
 
 
    人们常常用灵“光’乍现来比喻某人在某一领域的神来之笔·这次这位来自德国的物理学家正是用光“点亮”了一次颠覆传统方向的奇思妙想:抛弃无线电波·将看不见的网络信号。变成“看得见“的网络信号·并在2011年全球科技娱乐设计大会(TEDGlobal)上首次使用的·这种新技术利用闪烁的灯光来传输数字信息·这个过程被称为可见光通讯(VLCvisible light communications)·人们常把它亲切地称为“Lifi" (Light Fidelity),以示它能给目前以Wi-Fi为代表的无线网络传输技术可能带来革命性的改变·它和Wi-Fi完全不同的是,基于可见光通信技术(VLC)它通过改变房间照明光线的闪烁频率进行数据传输·每秒传输的数据超过10Mbps。与典型的宽带连接不相上下.也即是说用户打开房间电灯的同时·也接入了互联网。
 
    没错·无需无线电波·只要有光就可以实现设备于互联网的连接·光和无线电波一样·都属于电磁波的一种·传播网络信号的基本原理是一致的·研究中。给普通的LED灯泡装上微芯片·可以控制它每秒数百万次闪烁·亮了表示1灭了代表0。由于频率太快·人眼根本觉察不到,光敏传感器却可以接收到这些变化·就这样二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输·灯光下的电脑·通过一套特制的接收装置·读懂灯光里的“莫尔斯密码“。
 
    目前以Wi-Fi模式为主体的无线电信号传输设备存在很多局限性;基站稀缺、昂贵而且效率不高.Wi-Fi依赖看不见的无线电波传输·随着覆盖面积的增加设备功率越来越大·局部电磁辐射势必增强;无线信号穿墙而过·网络信息也不安全。比如用手机实现数据交流时·全球将有数百万个基站帮助其增强信号·而其中真正的能耗利用率却很低·因为大部分能量消耗在冷却上·据统计效率只有5%.这些无谓能耗和安全隐患,在可见光通讯中“一扫而光”。
 
    而与现有Wi-Fi相比·这种未来的可见光通讯安全又经济.按照哈拉尔德.哈斯的创想和方向·科学家们可以着眼于全世界取之不尽的现役灯泡(尤其在国内LED光源正在大规模取代传统白炽灯)只要在任何不起眼的LED灯泡中增加一个微芯片·便可让灯泡变成无线网络发射器.有灯光的地方·就有网络信号。关掉灯·网络全无。而且·光谱比无线电频谱大10000倍·意味着更大的理论带宽和更高的内部速率·网络架设本身又几乎不需要任何新的基础设施。
 
    那么·这种对于接受了传统Wi-Fi原理的我们几近颠覆的网络技术到底离我们有多远?今年10月·由哈斯担任首席科学官的pureVLC公司以5000英镑的价格向一家美国医疗卫生供应商出售了第一台Li-Fi设备.可见·Li-Fi正在迈向产业化。就在魔都上海·复旦大学自主开发的高阶调制和信道均衡算法·让可见光通信的离线速率可魅到3.75Gbps-据报道,该速率为当前世界最高。研究人员将网络信号接入一盏1W的LED灯珠。灯光下的4台电脑即可上网·平均上网速率达到150M-堪称世界最快的“灯光上网“.此外·研究者还实现了2种方案的双向通信系统他们的Li-Fi设备(10台样机)成功登陆2013上海工博会·
 
    看到这些逐渐迈向产业化的成果·不禁联想到当下Wi-Fi应用环境中“偷网”“蹭网”的现象。如果将来Lifi盛行,爱好“借“网的朋友恐怕得效仿西汉匡衡凿壁偷光的故事了吧。
 
    面对占据诸多得天独厚优势的Li-Fi一定会有人想问它什么时候能代替传统Wi-Fi?
 
    回答这个问题之前·我们似乎应该思考一下人类祖先为何选择语言而非文字或者手势作为日常表达方式,答案显而易见,就是光本身的局限性,以光为媒介的无线通信同样也有着受限于这些局限性的劣势:包括遮挡性·不能绕射·无法穿墙而过,上行下行传输都需要光源等问题·总之只要灯光被阻挡·网络信号将被切断....
 
    所以现在看来·Li-Fi几乎没有在可以预见的未来完全代替Wi-Fi技术的可能·而且·从灯光通讯控制到芯片设计制造等一系列关键技术产品·都是实验室阶段的·要真正像Wi-Fi那样走进千家万户·还需要经历一系列的产业化发展和市场验证·还有很长的路要走.当下及可预见的未来它更多的将是作为一种现有无线局域网的一种补充·能够在一些特定的Wi-Fi短板领域得展所长。
 
    因此·目前可见光通信尚未解决的问题还很多.对于该技术·各方都需要谨慎乐观:既要认识到Li-Fi的优点·也要充分认识到Li-Fi的不足·它并不是Wi-Fi的竞争对手·而是一种相互补充。当下可以预见的是·Li-Fi技术的推广将与Wi-Fi形成很好的配合,为人们提供各种便利·比方说:汽车间依靠LED车灯来实现信息互通飞机客舱里乘客利用头顶的LED阅读灯来上网·在无法覆盖Wi-Fi的地方·加设Li-fi灯来实现网络覆盖等等。

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