可見光無線通信

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可見光通信技術(Light Fidelity;LIFI)

　　可見光無線通信又稱光保真技術，是一種利用燈泡發出的光傳輸數據的技術。是利用快速的光脈衝無線傳輸信息。根據不同速率在光中編碼信息完全可行，例如LED開表示1，關表示0，通過快速開關就能傳輸信息。由於LED的發光強度，人眼不會註意到光的快速變化。LiFi技術目前還處在於實驗室階段，由Haas和他愛丁堡大學的團隊發明的一項專利技術。LiFi技術運用無處不在的LED燈，通過在燈泡上植入一個微小的晶元形成類似於AP（WiFi熱點）的設備，使終端隨時能接入網路。LIFI發明的初衷是挑戰原有的wifi技術，但鑒於此技術的局限性，LIFI可作為wifi的補充在小空間範圍內使用。

　　WiFi技術已經越來越普及，不過抱怨無線信號不穩定、上網速度慢、WiFi熱點太少而用的人也越來越多。現在，有一項新技術可能會讓這些問題得到解決。

　　電燈泡一直以來被視作發明家夢寐以求的靈感閃現的象徵。不過對德國物理學家HeraldHaas來說，電燈泡本身給他帶來了靈感。Haas和他愛丁堡大學的團隊發明瞭一項專利技術，利用一束閃光來無線傳輸數字信息，這類技術通常被稱作可見光通信(VLC)。

　　Haas表示：“我最大的設想就是將電燈泡變為寬頻通信設備。這樣電燈泡不僅能提供照明，也將成為一款必要的工具。”Haas認為，通過給普通的LED燈泡加裝微晶元，使燈泡以極快的速度閃爍，就可以利用燈泡發送數據。而燈泡的閃爍頻率達到每秒數百萬次。

　　通過這種方式，LED燈泡可以快速傳輸二進位編碼。但對裸眼來說，這樣的閃爍是不可見的，只有光敏接收器才能探測。Haas表示：“這類似於通過火炬發送莫爾斯碼，但速度更快，並使用了電腦能理解的字母表。”

　　這一技術意味著，只要你擁有電燈泡，就可以獲得無線互聯網連接。目前全世界的電燈泡數量約有140億盞。實際上，這也意味著任何路燈都可以成為互聯網接入點。

　　不過，被昵稱為“Li-Fi”的可見光通信技術並不只是能提升互聯網的覆蓋範圍。作為無線數據傳輸的最主要技術，WiFi利用了射頻信號。然而，無線電波在整個電磁頻譜中僅占很小的一部分。而隨著用戶對無線互聯網需求的增長，可用的射頻頻譜正越來越少。

　　例如，當你在咖啡店中上網時，如果周圍上網的人越來越多，那麼你會發現網速變得很慢。3G移動網路也是如此。與此同時，根據思科的數據，我們每年通過移動設備發送的信息量都在翻番。

　　Haas表示，他的技術將是問題解決方案的重要一部分。他表示：“可見光頻譜的寬度達到射頻頻譜的1萬倍。”這意味著可見光通信能帶來更高的帶寬。Haas表示，“Li-Fi”技術能帶來高達1Gbps的數據傳輸速度。

　　Haas認為，他的技術有一個重要優點，這就是不需要再新建任何基礎設施。而傳統射頻信號的發射需要能量密集的設備。他表示：“我們使用現有設備。可見光頻譜沒有得到利用，沒有得到監管，我們可以進行高速通信。”

　　不過這一技術也有著自身的局限。雅典Harokopio大學信息學講師ThomasKamalakis推薦了Haas的技術，但也表示該技術的潛力不應被高估。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，那麼信號將被切斷。”

　　英國華威大學工程學院助理教授MarkLeeson也持相同看法。他提出：“問題在於，我們的手機如何使用可見光來通信？”

　　Haas表示，這是兩個現實問題，但他也有簡單的臨時解決方法。“如果光信號被阻擋，而你需要使用設備發送信息，你可以無縫地切換至射頻信號。”他認為，可見光通信並不是WiFi的競爭對手，而是一種相互補充的技術，這將有助於釋放頻譜空間。

　　他表示：“我們仍需要WiFi，需要射頻通信系統。你無法使用電燈泡向快速移動的物體發送數據，或是向樹、牆和障礙物背後的物體發送數據。”在短期內，可見光通信已可以實現一些小範圍應用。例如，可以在飛機中使用該技術，幫助手機和筆記本上網，此外也可以在水下等無線電波無法傳播的場所使用該技術。

　　Haas指出，Li-Fi技術帶來了極高的安全性，因為可見光只能沿直線傳播，因此只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息。

　　LiFi利用燈泡發出的光傳輸數據，通過給普通的LED燈泡加裝微晶元，使燈泡以極快的速度閃爍，就可以利用燈泡發送數據。而燈泡的閃爍頻率達到每秒數百萬次。過這種方式，LED燈泡可以快速傳輸二進位編碼。但對裸眼來說，這樣的閃爍是不可見的，只有光敏接收器才能探測。這類似於通過火炬發送莫爾斯碼，但速度更快，並使用了電腦能理解的字母表。

　　將可見光用於LiFi，要調製其輸出以使其攜帶信息，就像WiFi路由器一樣便捷。使用標準的LED照明燈，哈斯與他的同事戈登·波維創建的研究小組已經達到了兩米距離的130兆比特每秒的傳輸速度。

　　光源易得

　　LiFi與光纖通信擁有同樣的優點，高帶寬，高速率，不同的是LiFi是使光傳播在我們周圍的環境中，自然光能到達的任何地方，就有LiFi的信號。隨著白熾燈、熒光燈逐漸退出市場並被LED取代，未來任何有光的地方都可以成為潛在的LiFi數據傳輸源。

　　在街頭，利用路燈就可以下載電影；在家裡，打開臺燈就可以下載歌曲；在餐廳，坐在有燈光的地方就可以發微博；即便是在水下，只要有燈光照射就可以上網。

　　應用範圍更廣

　　LiFi在任何對無線電敏感的場合都可以使用，比如飛機上、手術室里等。

　　傳輸速度快

　　光頻譜的寬度達到射頻頻譜的1萬倍，這意味著可見光通信能帶來更高的帶寬，“Li-Fi”技術能帶來高達1Gbps的數據傳輸速度。

　　節省設施

　　LiFi不需要再新建任何基礎設施，而傳統射頻信號的發射需要能量密集的設備。而光頻譜沒有得到利用和監管，可以進行高速通信。

　　安全性

　　Li-Fi技術帶來了極高的安全性，因為可見光只能沿直線傳播，因此只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息。

　　LiFi技術也有著自身的局限：可見光無法穿透物體，因此如果接收器被阻擋，那麼信號將被切斷；此外，手機如何使用可見光來通信還是沒有解決的問題。

　　哈斯針對以上兩個現實問題找到的臨時解決方法是：如果光信號被阻擋，仍需要WiFi，需要射頻通信系統等設備發送信息，這樣可以無縫地切換至射頻信號，可見光通信並不是WiFi的競爭對手，而是一種相互補充的技術，這將有助於釋放頻譜空間。

　　在短期內，可見光通信已可以實現一些小範圍應用。LiFi技術在辦公室和學校等建築中還能實現更高效的帶寬利用，譬如每個燈飾只對距離最近的人提供全速數據傳輸。

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