哪里有光,哪里就有网,Li-Fi 离颠覆 Wi-Fi 还有多远?

哪里有光,哪里就有网,Li-Fi 离颠覆 Wi-Fi 还有多远?

哪里有光,哪里就将覆盖网络信号,采用光线替代无线电波传输数据将比现有 Wi-Fi 快上 10 倍。这是一项名为 Li-Fi 技术(Light Fidelity 光线保真)带来的科技幻想。

光和无线电波一样,都是电磁波,因此在普通的 LED 灯泡上加装一个微芯片后,可以控制灯泡以每秒数百万次的频率闪烁,亮了表示1,灭了代表0,二进制的数据就被快速编码成灯光信号,人的肉眼并无法识别到这种高频变化。

这些包含二进制数据的灯光信号通过特定的光敏传感器,就可以传输到灯光下的手机、平板等设备上。

Li-Fi 技术示意图

机场、医院和体育场等人口密集处由于路由器数量有限,让流淌着互联网血液的我们焦躁不安,这些场所将首先被 Li-Fi 解放。

可见光没有电磁辐射,可以应用在电磁敏感的场合。在海上平台石油管道中安装 LED 光源,就能通过传感器,将压力和温度等关键信息传到管道的另一端避免爆炸。

遍布全球的 LED 灯泡已将 90% 的电能转化为可见光,而全球数百万个增强 WIFI 信号的基站的电能转化率只有 5%,大部分能量消耗在冷却上。

在今年 10 月份的 IEEE 光电会议上,来自剑桥大学、牛津大学、圣安德鲁森大学大学组成的联合课题组用商用 LED 灯泡作为信号发射器和二极管监测管线,创造出的 Li-Fi 数据吞吐量达到了 100Mb/s,如果定向发射,速率提高到 155Mb/s。

该项目的领头人哈拉尔德·哈斯(Harald Hass)表示,他们已经在实验室中将传输速度提升到 4Gb/s,在 10 米范围内的数据传输速度可以达到 1.1Gb/s。

Li-Fi 已经成为全球课题

去年 10 月复旦大学研究人员将网络信号接入一盏 1W 的 LED 灯珠,灯光下的 4 台电脑即可上网,最高速度可达 3.25Gb/s,平均上网速度达到 150Mb/s。

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 Li-Fi 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 的数据交换。

欧洲的另一个研究团队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 Li-Fi 通信技术的测试工程。

Li-Fi 概念提出者苏格兰爱丁堡大学哈拉尔德·哈斯(Harald Hass)教授

在 2011 年,哈斯就演示了带有信号处理技术的 LED 灯泡如何将高清视频传输到电脑上。他发明了 Li-Fi 这个术语,并创立了一家私人公司 PureVLC 来利用这项技术。

其实 Li-Fi 是基于可见光通信技术(VLC)发展而来,早在 2000 年,日本庆应义塾大学(KEIO)的中川正雄(M.Nakagawa)等人和 SONY 计算机科学研究所的 Haruyama 提出利用 LED 灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统,开辟了采用可见光进行数据传输的研究方向。

Li-Fi 能否代替 WiFi?

目前看来,答案让人失望,例如可见光是沿直线传播,不能穿透物体,信号也无法穿墙。

@DD YY 还罗列出了以下问题:

  • 反向通信:从 LED 灯泡发射信号到手机上的光电二极管只解决了问题的一半,如何从手机发信号回去才能保证通信链路畅通(当然可以用无线电通信作为补充,不过这让这个技术的标准化变得很难)。没有人希望自己的手机在欣赏视频的时候还亮着大灯泡。
  • 环境干扰:环境光源有时候会工作在同样的光谱频段,这时候如果环境光源比较强,很有可能 Li-Fi 会无法正常通信,由于信/干噪比 (SINR) 太差。你能容忍太阳光太强的时候,屋里面没法正常通信吗——没错,你手里的红外遥控器在阳光太强的时候有可能会失灵,Li-Fi 也一样。
  • 通信距离:虽然在实验室中有论文号称通信能达到 1Gbps 的带宽,在一般没有专家指导的安装环境中,这实际上很难达到。可以期待的带宽应该在 Mbps 范围。
  • 竞争技术:而且并不像 Li-Fi 的声称者所说的那样,无线电通信就不能做到 Li-Fi 的优点,实际上 Wi-Fi 联盟正在制定一个新的标准 802.11ad,在 60GHz 通信,也具有带宽大 (~7Gbps)、距离短 (~10m)、保密性能好 (无法穿墙) 等等特点。个人的经验,要知道一项技术好不好,不仅要听技术的倡导者怎么说,更要听技术的竞争对手怎么说。
  • 关联技术:搞可见光通信,就意味着做出来的产品不仅要符合通信的标准,还要符合可见光的技术规范。相关的产品要有更多的认证工作要做,这可能不是一两年就可以完成的。而且怎么通过有线把通信网络接入每个灯泡,也不是那么简单的,目前比较有希望的是同电力线通信 (PLC) 联合。
  • 标准化:目前 802.15.7 还刚刚起步甚至没有一个统一的标准,前面还有漫长的路要走,要形成一个有影响力的产业,不是一家公司能够做到的。目前来讲,产业链里面还缺少重量级的公司加入。

即便如此,我们依旧期待照明将只是光源的第二职能,而首要职能则是传输信息。

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