Li-Fi是一種全新的無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),是Light Fidelity的縮寫,由德國物理學(xué)家哈拉爾德·哈斯(Herald Haas)所研發(fā)。它通過改變房間照明光線的閃爍頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,每秒傳輸?shù)臄?shù)據(jù)超過10Mb,與典型的寬帶連接不相上下。也即是說用戶打開房間電燈的同時(shí),也接入了互聯(lián)網(wǎng)。利用空間廣泛:醫(yī)院、機(jī)場、軍隊(duì)甚至是水下。
原理
一直以來,在一個人的頭頂上畫一個點(diǎn)亮的燈泡被用來象征一個發(fā)明家的靈光乍現(xiàn), 但是,德國物理學(xué)家哈斯(Haas)被燈泡本身引導(dǎo)出了奇思妙想。哈斯和他在英國愛丁堡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)明了一種新的專利技術(shù),利用閃爍的燈光來傳輸數(shù)字信息,這個過程被稱為可見光通訊(VLC)。人們常把這個技術(shù)親切地稱為“Li-Fi”,以示它給以Wifi為代表的無線網(wǎng)絡(luò)傳輸技術(shù)可能帶來革命性的改變。
Li-fi基本原理是利用光的明暗來編碼信息。光源采用一種新時(shí)代的高亮度發(fā)光二極管(LED),LED亮了,就表示1,滅了就表示0。哈斯聲稱通過在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片,可以控制它每秒數(shù)百萬次閃爍,由于頻率太快,人眼根本不會察覺到,但是光敏傳感器可以接收到這些變化。就這樣,二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速地編碼成燈光信號并進(jìn)行了有效的傳輸。哈斯解釋說:這就像是一個用火炬發(fā)送的莫爾斯碼,但卻是用更快的速度和計(jì)算機(jī)能夠理解的數(shù)據(jù)字母。
這種技術(shù)意味著,只要你有一個燈泡——全球有估計(jì)140億個——你就可以接入無線網(wǎng)絡(luò)。在實(shí)際中,這代表著任何路燈也是可以作為一個網(wǎng)絡(luò)基站的。但是VLC或Li-Fi不僅僅只是提高互聯(lián)網(wǎng)的可訪問性。
研發(fā)
無線電波數(shù)據(jù)傳輸方式效率不高,借助于手機(jī),當(dāng)前采取的無線數(shù)據(jù)傳輸方式是效率低下的電磁波,尤其是無線電波。無線電波存在很多局限性,它們較為稀有、成本昂貴并且只有確定的波段。這些局限性使其無法跟上無線數(shù)據(jù)的步伐,讓效率成為一種不可能。光是電磁波頻譜的一部分,將其用于無線通訊應(yīng)該是一個很棒的做法。
可見光譜的空間是無線電波的1萬倍,使其成為可使用的最理想的波段。在一次演講中,哈斯展示了一盞使用LED燈的桌燈,能夠向桌子下面的接收器傳輸數(shù)據(jù)。只要將手放入光束中,視頻信號便會傳輸給身后的屏幕,一旦阻隔信號,便會停止播放。
優(yōu)點(diǎn)
無線電信號傳輸設(shè)備存在很多局限性,它們稀有、昂貴,但是效率不高,比如手機(jī),有140萬個基站負(fù)責(zé)增強(qiáng)信號,但大部分能量都用在冷卻上,效率只有5%。相比之下,全世界使用的燈泡卻有400億個,因此擁有更高的效率。只要將傳統(tǒng)白熾燈換成LED燈,便可讓燈泡變成無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)射器。
另一方面,無線電本身只有確定的波段,而且只占電磁頻譜的一小部分。對于Wi-Fi來說,將來隨著無線連接端口的需求增加,可用的帶寬將會越來越少。這問題在有無線接入的咖啡館是很明顯的——坐著眼睜睜看著越來越多的人將他們的設(shè)備連接到網(wǎng)絡(luò)上,你的網(wǎng)頁瀏覽速度形同蝸牛。對于手機(jī)網(wǎng)絡(luò)也面臨同樣的困境,3G移動網(wǎng)絡(luò)依賴于日益擁擠的約140萬蜂窩無線電桅桿系統(tǒng),同時(shí),我們通過移動設(shè)備發(fā)送的字節(jié)數(shù)每年是翻一倍的——網(wǎng)絡(luò)設(shè)備巨頭思科系統(tǒng)公司的一份報(bào)告中說道。
針對這些問題,Li-Fi技術(shù)是一個有效的解決方案。可見光譜比無線電頻譜大10000倍,另外可見光光譜是未使用的,它不受監(jiān)管,這意味著更大的帶寬和更高的速度——使用LI-FI的傳輸速率可以高達(dá)1Gbps——大大減少了下載高清電影的時(shí)間。另外,不像無線電需要大型密集型能源陣列——VLC幾乎不需要任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。
另外,Haas指出,Li-Fi技術(shù)帶來了極高的安全性,因?yàn)榭梢姽庵荒苎刂本€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。
缺點(diǎn)
不過這一技術(shù)也有著自身的局限。雅典Harokopio大學(xué)信息學(xué)講師Thomas Kamalakis推薦了Haas的技術(shù),但也表示該技術(shù)的潛力不應(yīng)被高估。他表示:“一個明顯的問題是,可見光無法穿透物體,因此如果接收器被阻擋,那么信號將被切斷。” 英國華威大學(xué)工程學(xué)院助理教授Mark Leeson也持相同看法,他提出:“問題在于,我們的手機(jī)如何使用可見光來通信?”
Haas表示,這是兩個現(xiàn)實(shí)問題,但他也有簡單的臨時(shí)解決方法。“如果光信號被阻擋,而你需要使用設(shè)備發(fā)送信息,你可以無縫地切換至射頻信號。”他認(rèn)為,可見光通信并不是WiFi的競爭對手,而是一種相互補(bǔ)充的技術(shù),這將有助于釋放頻譜空間。他表示:“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)。”
應(yīng)用
可見光通信將比WiFi廉價(jià)得多,它使用光而不是無線電波傳輸信號,從理論上說,飛機(jī)乘客能夠利用機(jī)艙內(nèi)發(fā)出的光信號上網(wǎng)沖浪。任何有光的地方都是潛在數(shù)據(jù)傳輸源。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用前景超乎我們想象,我們要做的就是為所有潛在照明裝置安裝微芯片,將照明與數(shù)據(jù)傳輸聯(lián)系在一起,解決我們面臨的無線通訊問題。
例如:通過飛機(jī)座艙——不允許開啟其他無線電設(shè)備——開船艙燈,這將改變你的旅程趣味性,它也可以提高水下工作——如石油鉆井平臺下的人——無線電波無法穿越的條件下。利用該技術(shù),LED汽車燈甚至可以提醒其他車輛不要靠的太近。
復(fù)旦大學(xué)計(jì)算機(jī)科學(xué)技術(shù)學(xué)院發(fā)布消息稱,已研究出一種利用屋內(nèi)可見光傳輸網(wǎng)絡(luò)信號的短距離通訊技術(shù)LiFi(LightFidelity,可見光通信)。研究人員將網(wǎng)絡(luò)信號接入一盞1W的LED燈珠,燈光下的4臺電腦即可上網(wǎng),最高速率可達(dá)3.25G,平均上網(wǎng)速率達(dá)到150M,堪稱世界最快的“燈光上網(wǎng)”。