哪里有光,哪里就有Li-Fi?
哪里有光,哪里就將覆蓋網絡信號,采用光線替代無線電波傳輸數據將比現有 Wi-Fi 快上 10 倍。這是一項名為 Li-Fi 技術(Light Fidelity 光線保真)帶來的科技幻想。
光和無線電波一樣,都是電磁波,因此在普通的 LED 燈泡上加裝一個微芯片后,可以控制燈泡以每秒數百萬次的頻率閃爍,亮了表示1,滅了代表0,二進制的數據就被快速編碼成燈光信號,人的肉眼并無法識別到這種高頻變化。
這些包含二進制數據的燈光信號通過特定的光敏傳感器,就可以傳輸到燈光下的手機、平板等設備上。
機場、醫院和體育場等人口密集處由于路由器數量有限,讓流淌著互聯網血液的我們焦躁不安,這些場所將首先被 Li-Fi 解放。
可見光沒有電磁輻射,可以應用在電磁敏感的場合。在海上平臺石油管道中安裝 LED 光源,就能通過傳感器,將壓力和溫度等關鍵信息傳到管道的另一端避免爆炸。
遍布全球的 LED 燈泡已將 90% 的電能轉化為可見光,而全球數百萬個增強 WIFI 信號的基站的電能轉化率只有 5%,大部分能量消耗在冷卻上。
在今年 10 月份的 IEEE 光電會議上,來自劍橋大學、牛津大學、圣安德魯森大學大學組成的聯合課題組用商用 LED 燈泡作為信號發射器和二極管監測管線,創造出的 Li-Fi 數據吞吐量達到了 100Mb/s,如果定向發射,速率提高到 155Mb/s。
該項目的領頭人哈拉爾德·哈斯(Harald Hass)表示,他們已經在實驗室中將傳輸速度提升到 4Gb/s,在 10 米范圍內的數據傳輸速度可以達到 1.1Gb/s。
Li-Fi 已經成為全球課題
去年 10 月復旦大學研究人員將網絡信號接入一盞 1W 的 LED 燈珠,燈光下的 4 臺電腦即可上網,最高速度可達 3.25Gb/s,平均上網速度達到 150Mb/s。
德國的弗勞恩霍夫光電研究所也在做著相同的事情,他們打算在 Electronica 2014 trade show 上做一個 Li-Fi 熱點的 demo。研究院負責人 Frank Deicke 表示,他們打算利用紅外光,實現點到點的 1Gb/s 的數據交換。
歐洲的另一個研究團隊試圖向消費市場推廣這項技術。他們正在進行一個名為 ACEMIND 的項目,旨在為家庭網絡和小型辦公網絡提供一套管理方案。ACEMIND 就包含 Li-Fi 通信技術的測試工程。
Li-Fi 概念提出者蘇格蘭愛丁堡大學哈拉爾德·哈斯(Harald Hass)教授
在 2011 年,哈斯就演示了帶有信號處理技術的 LED 燈泡如何將高清視頻傳輸到電腦上。他發明了 Li-Fi 這個術語,并創立了一家私人公司 PureVLC 來利用這項技術。
其實 Li-Fi 是基于可見光通信技術(VLC)發展而來,早在 2000 年,日本慶應義塾大學(KEIO)的中川正雄(M.Nakagawa)等人和 SONY 計算機科學研究所的 Haruyama 提出利用 LED 燈作為通信基站進行信息無線傳輸的室內通信系統,開辟了采用可見光進行數據傳輸的研究方向。
Li-Fi 能否代替 WiFi?
目前看來,答案讓人失望,例如可見光是沿直線傳播,不能穿透物體,信號也無法穿墻。
“DD YY”還羅列出了以下問題:
反向通信:從 LED 燈泡發射信號到手機上的光電二極管只解決了問題的一半,如何從手機發信號回去才能保證通信鏈路暢通(當然可以用無線電通信作為補充,不過這讓這個技術的標準化變得很難)。沒有人希望自己的手機在欣賞視頻的時候還亮著大燈泡。
環境干擾:環境光源有時候會工作在同樣的光譜頻段,這時候如果環境光源比較強,很有可能 Li-Fi 會無法正常通信,由于信/干噪比 (SINR) 太差。你能容忍太陽光太強的時候,屋里面沒法正常通信嗎——沒錯,你手里的紅外遙控器在陽光太強的時候有可能會失靈,Li-Fi 也一樣。
通信距離:雖然在實驗室中有論文號稱通信能達到 1Gbps 的帶寬,在一般沒有專家指導的安裝環境中,這實際上很難達到。可以期待的帶寬應該在 Mbps 范圍。
競爭技術:而且并不像 Li-Fi 的聲稱者所說的那樣,無線電通信就不能做到 Li-Fi 的優點,實際上 Wi-Fi 聯盟正在制定一個新的標準 802.11ad,在 60GHz 通信,也具有帶寬大 (~7Gbps)、距離短 (~10m)、保密性能好 (無法穿墻) 等等特點。個人的經驗,要知道一項技術好不好,不僅要聽技術的倡導者怎么說,更要聽技術的競爭對手怎么說。
關聯技術:搞可見光通信,就意味著做出來的產品不僅要符合通信的標準,還要符合可見光的技術規范。相關的產品要有更多的認證工作要做,這可能不是一兩年就可以完成的。而且怎么通過有線把通信網絡接入每個燈泡,也不是那么簡單的,目前比較有希望的是同電力線通信 (PLC) 聯合。
標準化:目前 802.15.7 還剛剛起步甚至沒有一個統一的標準,前面還有漫長的路要走,要形成一個有影響力的產業,不是一家公司能夠做到的。目前來講,產業鏈里面還缺少重量級的公司加入。
即便如此,我們依舊期待照明將只是光源的第二職能,而首要職能則是傳輸信息。