文/曉野

用燈光也能上網(wǎng)

文/曉野

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

什么是可見光通信技術(shù)

可見光通信技術(shù)是一種先進(jìn)的無線通信技術(shù)。它利用LED發(fā)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(shù)據(jù)率高、保密性強(qiáng)、無電磁干擾、無需頻譜認(rèn)證等優(yōu)點，是理想的室內(nèi)高速無線網(wǎng)絡(luò)接入方案之一。LED發(fā)出的光是一閃一閃的，因為閃動頻率極高，達(dá)到每秒數(shù)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(guān)”過程，開就代表“1”，關(guān)就代表“0”，開開關(guān)關(guān)，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(shù)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(shù)的優(yōu)勢

與傳統(tǒng)的無線網(wǎng)絡(luò)相比，可見光通信技術(shù)擁有很多優(yōu)勢。

首先，可見光通信技術(shù)傳輸速率更快。與使用無線電波進(jìn)行通信的Wi-Fi、藍(lán)牙等傳統(tǒng)無線技術(shù)相比，被昵稱為“LiFi”的可見光通信技術(shù)的數(shù)據(jù)傳輸速率更高，可達(dá)每秒數(shù)十MB至數(shù)百MB，未來傳輸速率還可能超過光纖通信。當(dāng)前在實驗室里，可見光通信技術(shù)實時傳輸速率已在米級距離上達(dá)到了每秒500MB，離線傳輸速率已達(dá)到每秒幾GB。也就是說用可見光通信技術(shù)下載一部1GB的電影，只需不到1秒的時間。

其次，該技術(shù)還具有安全性高的特點?？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。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(shù)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(wèi)星”的功能，從而無需再建任何新的基礎(chǔ)設(shè)施。大規(guī)模實施可見光通信技術(shù)系統(tǒng)可以降低總體安裝成本，同時可以幫助人們進(jìn)一步降低電費、維護(hù)費用等操作成本。

最后，可見光通信技術(shù)輻射小，綠色環(huán)保，對人體無害，而且在對電磁信號敏感的環(huán)境中也能自由使用，比如飛機(jī)艙內(nèi)和手術(shù)室內(nèi)。

目前手機(jī)和無線終端發(fā)出的射頻信號會對飛機(jī)的導(dǎo)航和通訊系統(tǒng)造成干擾，容易影響飛行安全，所以飛機(jī)上乘客的通信愿望是被限制的，但是有了可見光通信技術(shù)，乘客就可以輕松接入網(wǎng)絡(luò)。

再比如在醫(yī)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(shù)中，那么這個時候可以用可見光通信技術(shù)安全、高效地控制某些設(shè)備或傳輸X光圖像等。

可見光通信技術(shù)的研究現(xiàn)狀

基于這些優(yōu)勢，可見光通信技術(shù)在未來通信領(lǐng)域中將占有重要的地位和價值，因此很多研究機(jī)構(gòu)和電信運(yùn)營公司加入到可見光通信技術(shù)的研究領(lǐng)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(shù)進(jìn)行研究，至今已在可見光通信技術(shù)研究領(lǐng)域取得了很大的成就，還開發(fā)了面向商業(yè)化的基于可見光通信技術(shù)的超市定位及導(dǎo)航系統(tǒng)。

歐洲的20多家大學(xué)科研單位和企業(yè)也提出了OMEGA計劃，對可見光通信技術(shù)展開了深入的研究。OMEGA計劃的目標(biāo)是發(fā)展出一種全新的能夠提供寬帶和高速服務(wù)的室內(nèi)接入網(wǎng)路。OMEGA計劃把可見光通信技術(shù)列為重要的高速網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù)之一，并且已經(jīng)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(jìn)行可見光通信技術(shù)研究的重要機(jī)構(gòu)。UC-Light依托于加州大學(xué)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(xué)、無線通信、網(wǎng)絡(luò)、照明、光學(xué)、器件等領(lǐng)域。UC-Light成立的目的是開發(fā)一種基于LED照明的高速通信和定位系統(tǒng)。

中國的可見光通信技術(shù)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(shù)系統(tǒng)。近年來，在國家大力支持的背景下，中國的可見光通信技術(shù)研究取得了一定的進(jìn)步，在可見光通信技術(shù)理論、系統(tǒng)設(shè)計和計算機(jī)仿真、實驗演示系統(tǒng)設(shè)計制作等方面都取得了一定的成果。2013年10月15日，復(fù)旦大學(xué)信息科學(xué)與工程學(xué)院傳出好消息。研究人員將網(wǎng)絡(luò)信號接入一盞1瓦的LED燈，燈光下的4臺電腦即可上網(wǎng)，離線最高傳輸速率可達(dá)每秒3.25GB，實時平均上網(wǎng)速率達(dá)到每秒150MB。

可見光通信技術(shù)是一個“戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)”，是解決網(wǎng)絡(luò)融合“窘境”的融合劑，有巨大潛力等待挖掘?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)可與Wi-Fi、電力線通信等其他技術(shù)融合。在現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)之間，通過添加可見光通信技術(shù)這一新元素，實現(xiàn)業(yè)務(wù)互通、技術(shù)互補(bǔ)，可以形成完美的融合。

可見光通信技術(shù)可作為現(xiàn)有無線網(wǎng)絡(luò)的補(bǔ)充技術(shù)，將滲入物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市、以太網(wǎng)供電、無線傳感器網(wǎng)絡(luò)、增強(qiáng)現(xiàn)實等領(lǐng)域，它的發(fā)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(fā)展提供新的解決方案。