哪里有光源,哪里就有“wifi”——這是研究員Harald Haas希望看到的景象。這種特殊的“wifi”被稱為 Lifi(Light Fidelity),通過 LED 燈的光線來傳遞數據信息,制造可供各種終端使用的網絡信號。
Lifi 的原理其實很簡單:本質上光和無線電波都是一種電磁波,只要在 LED 燈里加入一塊控制光線閃爍的芯片,就可以根據不同的光線速率編碼不同的數據信息,筆記本和手機等終端安裝的接收器就可以接受這種數據信息。因為這種光線閃爍的頻率極高,可儲存信息也更多,同時人眼是看不出這種變化的。
據spectrum的報道,Haas的團隊擁有許多來自劍橋、牛津等一流高校的研究員。他們目前正在進行一項為期四年、花費達 580 萬英鎊的相關項目,利用不同顏色的可見光制造高帶寬的短距離網絡連接。他們認為,這種 Lifi 系統(tǒng)在某些應用場景下是可以替代 wifi 的。
在 10 月份舉行的IEEE光子學大會上,有團隊展示了一些具體的研究成果:他們利用市場上可以買到的紅、綠、藍 LED 燈作為數據發(fā)射器傳送信息,同時 LED 燈還是可以檢測到光信號變化的二極管,也就是說,他們制造了一個可以發(fā)送和接收數據的雙向交換系統(tǒng)。在這個系統(tǒng)里,數據交換速率可以達到 110mb/s,并且,當數據傳送只有一個方向時,這個速率可以達到 155mb/s。
另外一些團隊為了改善數據傳送速率,制造了特殊的 LED 燈和二極管接收器,只需 5 毫瓦光源就可以讓傳輸速度達到可觀的 4Gb/s。再利用簡單透鏡,在 10 米左右的傳輸距離上,速度還可以達到 1.1Gb/s。Haas 表示這個速度很快會被提高到 15Gb/s,也就是 60ghz 無線電頻段 802.11wifi 標準的 2 倍。
另一種提高傳輸速率的方法是使用雪崩光電二極管作為接收器。雪崩光電二極管,顧名思義有雪崩的傳送效果,一個光子撞擊到接收器上將產生一大片新的光子,從而達到放大信號的效果。Haas 團隊已經制造出了第一塊集成雪崩光電二極管的 CMOS 接收芯片,這款 7.8 平方毫米的集成芯片擁有 49 個雪崩光電二極管。
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Lifi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(xiàn)點到點的 1Gb/s 的 Lifi 數據交換。這種速率和 USB 傳輸速率差不多,對于 wifi 和藍牙來說,要做到這一點是很困難的。另一方面,wifi 在傳感器、執(zhí)行器、控制單元之間的信號延時是在毫秒級別,而 Lifi 是微秒級別。
低延遲和更高的傳輸速率是 Lifi 的兩大優(yōu)勢,但 Deicke 表示,他們并不想利用 Lifi 取代 wifi,更多情況下,Lifi 應該是作為現(xiàn)有通信技術的補足和完備。
國內其實也有相關技術的研究:復旦大學實驗室曾利用一盞 1w 燈泡讓四臺筆記本成功實現(xiàn)上網,網絡速率也很客觀,最高 3.25G,平均 150mb。
此外,歐洲的另一個研究團隊正在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 Lifi 通信技術的測試工程。參加這一項目的團隊成員Dmitris Katsianis表示,Lifi 可能在接下去 5 年的時間里就能有廣泛的應用,他認為 Lifi 在醫(yī)院、飛機客艙、發(fā)電廠等特殊網絡壞境下會有比較大的使用價值。
Haas 預期的市場則大得多。他希望 LED 燈不僅僅只是一個光源,就像手機從最初只有通話功能到現(xiàn)在的小型移動計算機,他希望 LED 燈也有一個類似的飛躍。
幾十萬年前,人類學會用火,叢林里的猛獸、食物里的細菌以及寒冷的冬天就再也不能成為威脅生存的因素。一百多年前,人類發(fā)明燈泡,黑夜也不再只有一種顏色。如今,當互聯(lián)網學會正確用光的時候,也許數據交換和資源分享真的會打開一扇新的大門——畢竟,全世界總共擁有約 140 億盞電燈,如果這些電燈轉化為 140 億個網絡接入口,互聯(lián)網的生態(tài)發(fā)展一定會有質的飛越。
Lifi 當然有自身的限制,比如光不能穿透墻壁等固體,一但光被切斷,網絡信號也就斷了。但因為光是直線傳播的,只有在直線位置的用戶才可以接收到相應信號,也使得 Lifi 相比 wifi 更安全一些。
總的來說,Lifi 接下去的發(fā)展前景暫時還不得而知,但我戲虐性的想到了兩點:第一,Lifi 的普及將使得無數青年在晚上熄燈之后乖乖睡覺,從而拯救人們的視力健康;第二,Lifi 的普及將使得無數青年擁有更多為妹紙修燈泡的機會,從而消除單身,和諧社會?;谶@兩點,我覺得還是讓我們盡情擁抱這種可見光通信技術吧。