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用灯泡创造网络:Lifi能像Wifi那样点亮互联网的未来吗?

Retric · 2014-11-28
点一盏灯,就可以上网

哪里有光源,哪里就有“wifi”——这是研究员Harald Haas希望看到的景象。这种特殊的“wifi”被称为Lifi(Light Fidelity),通过LED灯的光线来传递数据信息,制造可供各种终端使用的网络信号。

Lifi的原理其实很简单:本质上光和无线电波都是一种电磁波,只要在LED灯里加入一块控制光线闪烁的芯片,就可以根据不同的光线速率编码不同的数据信息,笔记本和手机等终端安装的接收器就可以接受这种数据信息。因为这种光线闪烁的频率极高,可储存信息也更多,同时人眼是看不出这种变化的。

spectrum的报道,Haas的团队拥有许多来自剑桥、牛津等一流高校的研究员。他们目前正在进行一项为期四年、花费达580万英镑的相关项目,利用不同颜色的可见光制造高带宽的短距离网络连接。他们认为,这种Lifi系统在某些应用场景下是可以替代wifi的。

在10月份举行的IEEE光子学大会上,有团队展示了一些具体的研究成果:他们利用市场上可以买到的红、绿、蓝LED灯作为数据发射器传送信息,同时LED灯还是可以检测到光信号变化的二极管,也就是说,他们制造了一个可以发送和接收数据的双向交换系统。在这个系统里,数据交换速率可以达到110mb/s,并且,当数据传送只有一个方向时,这个速率可以达到155mb/s。

另外一些团队为了改善数据传送速率,制造了特殊的LED灯和二极管接收器,只需5毫瓦光源就可以让传输速度达到可观的4Gb/s。再利用简单透镜,在10米左右的传输距离上,速度还可以达到1.1Gb/s。Haas表示这个速度很快会被提高到15Gb/s,也就是60ghz无线电频段802.11wifi标准的2倍。

另一种提高传输速率的方法是使用雪崩光电二极管作为接收器。雪崩光电二极管,顾名思义有雪崩的传送效果,一个光子撞击到接收器上将产生一大片新的光子,从而达到放大信号的效果。Haas团队已经制造出了第一块集成雪崩光电二极管的CMOS接收芯片,这款7.8平方毫米的集成芯片拥有49个雪崩光电二极管。

德国的弗劳恩霍夫光电研究所也在做着相同的事情,他们打算在Electronica 2014 trade show上做一个Lifi热点的demo。研究院负责人Frank Deicke表示,他们打算利用红外光,实现点到点的1Gb/s的Lifi数据交换。这种速率和USB传输速率差不多,对于wifi和蓝牙来说,要做到这一点是很困难的。另一方面,wifi在传感器、执行器、控制单元之间的信号延时是在毫秒级别,而Lifi是微秒级别。

低延迟和更高的传输速率是Lifi的两大优势,但Deicke表示,他们并不想利用Lifi取代wifi,更多情况下,Lifi应该是作为现有通信技术的补足和完备。

国内其实也有相关技术的研究:复旦大学实验室曾利用一盏1w灯泡让四台笔记本成功实现上网,网络速率也很可观,最高3.25G,平均150mb。

此外,欧洲的另一个研究团队正在试图向消费市场推广这项技术。他们正在进行一个名为­ACEMIND的项目,旨在为家庭网络和小型办公网络提供一套管理方案。ACEMIND就包含Lifi通信技术的测试工程。参加这一项目的团队成员Dmitris Katsianis表示,Lifi可能在接下去5年的时间里就能有广泛的应用,他认为Lifi在医院、飞机客舱、发电厂等特殊网络坏境下会有比较大的使用价值。

Haas预期的市场则大得多。他希望LED灯不仅仅只是一个光源,就像手机从最初只有通话功能到现在的小型移动计算机,他希望LED灯也有一个类似的飞跃。

几十万年前,人类学会用火,丛林里的猛兽、食物里的细菌以及寒冷的冬天就再也不能成为威胁生存的因素。一百多年前,人类发明灯泡,黑夜也不再只有一种颜色。如今,当互联网学会正确用光的时候,也许数据交换和资源分享真的会打开一扇新的大门——毕竟,全世界总共拥有约140亿盏电灯,如果这些电灯转化为140亿个网络接入口,互联网的生态发展一定会有质的飞越。

Lifi当然有自身的限制,比如光不能穿透墙壁等固体,一但光被切断,网络信号也就断了。但因为光是直线传播的,只有在直线位置的用户才可以接收到相应信号,也使得Lifi相比wifi更安全一些。

总的来说,Lifi接下去的发展前景暂时还不得而知,但我戏虐性的想到了两点:第一,Lifi的普及将使得无数青年在晚上熄灯之后乖乖睡觉,从而拯救人们的视力健康;第二,Lifi的普及将使得无数青年拥有更多为妹纸修灯泡的机会,从而消除单身,和谐社会。基于这两点,我觉得还是让我们尽情拥抱这种可见光通信技术吧。

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2014-11-28

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