神奇Li-Fi远胜WiFi：让电灯泡变成无线路由？！

　　Li-Fi技术的发明者Herald Haas认为可见光频谱可以用来传输数据，由于可见光谱的频谱宽度比传统的射频频谱大得多，因此能够带来更高的带宽。

　　WiFi技术已经越来越普及，不过抱怨无线信号不稳定、上网速度慢、WiFi热点太少的人也越来越多。现在，有一项新技术可能会让这些问题得到解决。

　　电灯泡一直以来被视作发明家梦寐以求的灵感闪现的象征。不过对德国物理学家Herald Haas来说，电灯泡本身给他带来了灵感。Haas和他爱丁堡大学的团队发明了一项专利技术，利用一束闪光来无线传输数字信息，这类技术通常被称作可见光通信（VLC）。

　　Haas表示：“我最大的设想就是将电灯泡变为宽带通信设备。这样电灯泡不仅能提供照明，也将成为一款必要的工具。”Haas认为，通过给普通的LED灯泡加装微芯片，使灯泡以极快的速度闪烁，就可以利用灯泡发送数据。而灯泡的闪烁频率达到每秒数百万次。

　　通过这种方式，LED灯泡可以快速传输二进制编码。但对裸眼来说，这样的闪烁是不可见的，只有光敏接收器才能探测。Haas表示：“这类似于通过火炬发送莫尔斯码，但速度更快，并使用了计算机能理解的字母表。”

　　这一技术意味着，只要你拥有电灯泡，就可以获得无线互联网连接。目前全世界的电灯泡数量估计约有140亿盏。实际上，这也意味着任何路灯都可以成为互联网接入点。

　　不过，被昵称为“Li-Fi”的可见光通信技术并不只是能提升互联网的覆盖范围。作为无线数据传输的最主要技术，WiFi利用了射频信号。然而，无线电波在整个电磁频谱中仅占很小的一部分。而随着用户对无线互联网需求的增长，可用的射频频谱正越来越少。

　　例如，当你在咖啡店中上网时，如果周围上网的人越来越多，那么你会发现网速变得很慢。3G移动网络也是如此。与此同时，根据思科的数据，我们每年通过移动设备发送的信息量都在翻番。

　　Haas表示，他的技术将是问题解决方案的重要一部分。他表示：“可见光频谱的宽度达到射频频谱的1万倍。”这意味着可见光通信能带来更高的带宽。Haas表示，“Li-Fi”技术能带来高达1Gbps的数据传输速度。

　　Haas认为，他的技术有一个重要优点，这就是几乎不需要再新建基础设施。而传统射频信号的发射需要能量密集的设备。他表示：“我们使用现有设备。可见光频谱没有得到利用，没有得到监管，我们可以进行高速通信。”

　　不过这一技术也有着自身的局限。雅典Harokopio大学信息学讲师Thomas Kamalakis推荐了Haas的技术，但也表示该技术的潜力不应被高估。他表示：“一个明显的问题是，可见光无法穿透物体，因此如果接收器被阻挡，那么信号将被切断。”

　　英国华威大学工程学院助理教授Mark Leeson也持相同看法。他提出：“问题在于，我们的手机如何使用可见光来通信？”

　　Haas表示，这是两个现实问题，但他也有简单的临时解决方法。“如果光信号被阻挡，而你需要使用设备发送信息，你可以无缝地切换至射频信号。”他认为，可见光通信并不是WiFi的竞争对手，而是一种相互补充的技术，这将有助于释放频谱空间。

　　他表示：“我们仍需要WiFi，需要射频通信系统。你无法使用电灯泡向快速移动的物体发送数据，或是向树、墙和障碍物背后的物体发送数据。”在短期内，可见光通信已可以实现一些小范围应用。例如，可以在飞机中使用该技术，帮助手机和笔记本上网，此外也可以在水下等无线电波无法传播的场所使用该技术。

　　Haas指出，Li-Fi技术带来了极高的安全性，因为可见光只能沿直线传播，因此只有处在光线传播直线上的人才有可能截获信息。




延伸阅读：

　　光学无线网取代WiFi：用LED灯发射信号上网

　　

　　LED光学无线网络：只要灯亮着就能上网

　　2050年未来都市的关键词：数字生活。这是依托互联网和一系列数字科技技术应用为基础的一种生活方式，可以方便快捷地带给人们更好的生活体验和工作便利。

　　哥伦布航海时代，世界突然变得很大；计算机、互联网问世后世界又开始变小。随着互联网技术应用的日益普及，人类生活方式开始改变。地球人貌似一夜之间都变得“智慧”起来，甚至连物品都有了“思想”。

　　不仅如此，在2050年科技高速发展的未来，不论使用哪一种设备，都可以在任何时候、任何地方借助无线手段传送数据。LED光学无线网络的普及，推动“物联网”的发展，整个世界轻易相联……

　　如今，人们已习惯无线上网。没了网线的束缚，我们更能享受网上冲浪的乐趣。然而，因为物体的阻挡如墙壁等，房间里一些地方难免接收不到信号，或者信号极弱。于是，科学家们设想，何不让灯光来发射信号？只要灯亮，就不愁没网上。

　　这一看似天马行空的想法如今已成现实。在上海世博会中国航空馆里，中科院半导体研究所的科学家展示了这项最新最前卫的成果：LED光学无线网络……

　　

　　按光索网原理 光线作媒 “闪烁”出信号

　　LED 灯以极快的频率不停开关，灯光在闪烁时发出脉冲，实现信号传送。这种高频的闪烁是人眼无法察觉的，所以LED灯可以照明、发信号两不误。

　　在航空馆的LED光学无线网络展示平台上，一束光笔直的照到一台笔记本电脑上，工作人员在灯光下自由的上网冲浪。这就是LED光学无线网络———以LED照明灯发出的光当作网络信号的传输工具。

　　其原理是：LED灯以极快的频率不停开关，灯光在闪烁时发出脉冲，实现信号传送。这种高频的闪烁是人眼无法察觉的，所以LED灯可以照明、发信号两不误。

　　从上世纪70年代后期开始，就有研究人员研究室内光通信。IBM苏黎世实验室的工程师们在当时建立了首个工作系统。在日常生活中，用光传输数据的例子也随处可见。例如早些年手机上的红外传输功能。

　　如今当节能的 LED成为未来照明的趋势时，科学家自然选择其作为传播信号的工具。而且LED的灯光是可见光，更方便人们“按光索网”。

　　

　　按光索网性能：镜子反射也能上网

　　当漫反射的光使整个房间明亮起来时，网络信号也随即充斥整个房间。更神奇的是，通过镜子反射的光也一样有信号！

　　传统无线网络的覆盖面积很大程度依赖于无线路由器的能力。无线路由器在使用时会发射一种射频信号，即拥有一定发射频率的电波。这种电波虽然没有被证实对人体有害，但毕竟不是绿色环保的。相比之下，光传输信号最大优势就是没有任何电磁波。

　　光学无线网络的信号强弱一方面是在于光强，一方面在于接收探测器的灵敏度。以目前我国的研究水平来看，完全可以做到漫反射接收———当漫反射的光使整个房间明亮起来时，网络信号也随即充斥整个房间。更神奇的是，通过镜子反射的光也一样有信号！

　　LED光学无线网络，对网络运行商和电脑设备没有任何要求，只要是普通的外网就能够接入。现在市面上卖的LED灯只有照明作用，如要用于通讯就必须在LED上安装一个小“仪器”，让其实现高频率闪烁。

　　在过去，一个区域要实现无线信号全覆盖，只能摆上很多个无线路由器。如今，科学家们能在小区电线接入的地方直接承载通讯信号，届时不论是小区的路灯，还是每一家的照明灯，都能发送上网信号。

　　

　　按光索网·优势 比光纤更快 飞机上照用

　　光学无线网络刚好针对“最后几公尺”的问题，也就是如何把宽带数据流从信息骨干网终端传送到室内的无线设备上，其优势不言而喻。

　　LED的传输速度较快，信号更稳定。LED材料的不同，会导致其调制能力和最大带宽都不一样。目前国际上认为，LED光学无线网络理论上可以到达500Mbps的速率。

　　通信公司还有个“最后一公里”的说法，指的是把宽带服务从全国的高速数据通信骨干网接入终端用户时遇到的困境：尽管这只是整个通信路径中的最后一小段，但费用之高却令人咋舌。现在进小区的光纤宽带是100M。其实光纤通信也还是光，只是它在特制的光纤里面传输，外界干扰小，所以速度快。但不同的小区需要建设不同的光纤网络，通常需要非常长的时间。

　　与此类似，光学无线网络刚好针对“最后几公尺”的问题，也就是如何把宽带数据流从信息骨干网终端传送到室内的无线设备上，其优势不言而喻。

　　这种光学无线网络尤其适合在医院和工厂使用，因为在这些区域中，传统的射频传输会干扰导航设备、医疗器械或控制系统。

　　此外，LED光学无线网络让人们在飞机上也能随意的使用宽带。飞机通过卫星跟地面是实时保持联通的，借此获得上网信号。当LED光把网络信号“照”向每个乘客时，没有了电磁波的干扰，飞机导航完全不受影响。

　　未来，应用这项技术使得车与车之间也可利用前后车灯进行通讯。但只是语音通讯，想上网还得借助路灯。

　　“LED光学无线网络”2050年可行性报告

　　光学无线网络很有商业价值，用起来很方便，但是真正实现起来也有难度，因为它选择了一条最复杂的信道———大气来传输数据。充满不测风云的天空一定会为无线光通信带来很多变数，但室内用肯定没问题。

　　光学无线通信的一系列特点：传输速度快，成本比铺光纤低，建设速度快，不需要无线电频率许可，也无须开挖管道的市政许可，便携性强，便于维护，对周围的环境也没有影响。

　　但是，光学无线通信受到发射能量的限制，不可能传送太远，可靠性也会受到很多外部因素影响。例如，敌人在光学无线网络的链路上生一把火，用人造烟雾破坏了信息完整性。

　　然而，上述的弊端显然并不能阻挡光学无线网络的发展。当LED成为未来的必然趋势，LED光学无线网络也成为了必然。

　　“物联网”2050 年可行性报告

　　物联网（The Internet of things）的定义是：通过射频识别（RFID）、红外感应器、全球定位系统、激光扫描器等信息传感设备，按约定的协议，把任何物品与互联网连接起来，进行信息交换和通讯，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的一种网络。

　　物联网前景非常广阔，它将极大地改变我们目前的生活方式。可以说，物联网描绘的是充满智能化的世界。具体地说，就是把感应器嵌入和装备到电网、铁路、桥梁、隧道、公路、建筑、供水系统、大坝、油气管道等各种物体中，然后将“物联网”与现有的互联网整合起来，实现人类社会与物理系统的整合。在此基础上，人类可以以更加精细和动态的方式管理生产和生活，达到“智慧” 状态。

　　

　　联联看

　　物物相联让世界充满智慧

　　一杯牛奶摆在面前，眼睛看到的是杯子，鼻子闻到的是奶香，嘴巴尝到的是甜味，用手摸一下有温度……感官的感知综合在一起时人便得出了这一杯牛奶的判断。假如把牛奶的感知信息传上互联网，使得人通过网络随时了解牛奶的情况，这就是“物联网”。

　　如果说，现在以因特网为代表的网络技术，能将人与人、人与物联系在一起，编织出一张二维网络。将来的世界，网络将呈现三维立体结构———让人体验到物与物之间全面互联、每件物品都被赋予智慧的未来生活。在上海举行的世博会上，物联网技术的应用比比皆是。

　　冰箱 帮你买可乐

　　当冰箱中的食物存量不足时，它会自动给你提示，并告知超市的商品信息；当在冰箱中放入一瓶红酒时，它会自动显示这瓶红酒的产地、年份等信息……这就是“物联网冰箱”为我们构建的未来生活图景。

　　世博会山东馆里展示着这么一台会“说话”，会“购物”的“物联网冰箱”。当你从“物联网冰箱”里取出仅剩的一瓶可口可乐时，“冰箱”会“开口”提醒主人，需要及时填充新的可乐。更令人难以想象的是，“物联网冰箱”显示屏上居然出现了超市新到可乐的销售信息，以及新可乐的产地、生产时间、保质期和营养成分等相关信息。在点击屏幕上想买的商品后，购物信息会通过互联网传送给用户提前设定的超市，完成网上购物。

　　据了解，这台具有超级智慧的冰箱，还能根据人们日常取用食物的频率和习惯，为主人提供健康绿色的食谱和生活方案。此外，用户还可以通过冰箱实现可视电话通讯、浏览网上资讯、观看视频等多项生活及娱乐功能。“物联网冰箱”是智能化的家电，它就像一个被赋予了生命的家电，能让我们充分体会到未来生活的神奇。

　　洗衣机 自动错峰用电

　　一种可以节约电费的洗衣机与国家电网馆一起出现在上海世博会上。该款洗衣机与家庭电网连接，主动错过用电高峰期，在这一过程中并不需要用户插手。该款产品最大的优点就是为用户节约时间和能源，减少开支。

　　此外，这种洗衣机还能“听”手机的“指挥”。通过任何手机发送一条“洗衣机开”的短信给洗衣机，即可接通电源按设定好的程序洗衣服。发送“洗衣机关”则可以终止洗衣机运转。

　　据介绍，该应用体现了物联网的前景———洗衣机内置无线信号接收模块（网卡），与同样“存在”于物联网的手机连接，轻松实现智能家居生活。据了解，添加该网卡成本仅增添几十元。

　　未来LED不再只能照明 光学无线网取代WiFi

　　据悉，美国政府资助一项“智慧照明”，倡议探索把无线通信能力嵌入未来的LED照明安装之中，以提供更广泛的接入点。这项投资额1亿8500万美元、为期10年的美国国家科学基金计划，涉及超过30所大学的研究人员。其中，包括波士顿大学、位于纽约的Rensselaer理工学院以及位于美国新墨西哥州中部大城的新墨西哥大学。

　　该“智慧照明”倡议探索，采用可见光束实现无线电设备与基于LED的照明设备之间的通信。基于LED的方案也可以被用于在LED的应用日益增多的汽车之间进行通信。整个目标是把通信能力构建在所有的LED照明之中，与此同时，减轻RF频带的拥挤程度。

　　波士顿大学教授Thomas Little说，“采用红外线进行通信有着很长的历史，红外线资料协会IRDA多年以前就已经为PDA、打印机以及笔记本计算机构建了通信协议。我们现在正在做的事情就是抓住这个机会，把联网功能嵌入LED照明革命之中。随着白炽灯和日光灯被取代，我们希望把联网技术嵌入LED照明之中。”

　　目前，采用红外线LED的、基于LED的通信功能，如遥控功能，将适合于采用可见光，以便于在数字设备中的收发器能够与照明设备进行通信。这些照明设备将经由有线设备接入互联网。跟必须在所有用户之间共享频谱的、基于RF的WiFi接入点不同，通过可见光的视距通信可能使得不同的数据流能够被馈入每一台设备。

　　据了解，研究人员们已经对不同的调制方案进行了实验，包括采用标准二进制编码、不归零编码器、脉冲编码调制和脉冲密集调制的各种编码器。他们声称，这些方案只要数据率高于900 KHz，每一种均可在工作情况下感觉不到光线闪烁。2009年将展示的最初原型的速度为每秒1-10Mbits，它将采用最新的LED以及发光二极管来处理发射和接收功能。研究人员还计划开发最终可制成可见光收发器的新的半导体技术。

　　Thomas Little教授表示，“作为系统的一个组成部分，我们需要的接收器通常采用发光二极管制成，”一种方案就是“采用同一只具有反偏置的LED，并且在效果上，作为制造工艺的一个组成部分，使得LED的一部分作为接收器，而另一部分作为发射器。”

　　目前，波士顿大学已经建立了一个发布关于智慧照明传输倡议的网站。该小组也将采用多种光波长进行试验，以利用构成白光的不同色彩的光线对多条数据流进行编码。光极化也将是利用可见光进行多任务通信策略的重点。波士顿大学将把重点放在系统级问题上，包括计算机联网应用的开发。半导体设备开发将由 Rensselaer理工学院和新墨西哥大学的研究人员们解决。

　　LED灯光上网：灯下可连接无线 速率2Mbps

　　LED路灯、LED显示屏，LED作为一种节能照明设备已逐渐走进我们的生活。但是你可知道，通过LED发出的光线可以连接宽带网络，这在目前的科学研究中已成为事实。记者昨天从中科院半导体研究所获悉，该所对于半导体照明信息网的研究已取得重大突破。

　　

　　灯下即可无线上网

　　一台笔记本电脑置于灯光的照射之下，没有网线连接，没有无线网卡，但流畅的网络视频仍在播放着……这是昨天发生在中科院半导体所的半导体照明与信息化示范馆内的一幕。为什么会出现这样的情况？光电系统实验室的段靖远博士伸手一指，说它的奥秘就在于天花板上蓝色的LED照明灯。

　　他介绍，网络信号正是通过灯光传输给电脑的。通过这种方式，目前上网最大传输速率可以达到每秒2兆。

　　除了连接网络外，LED灯还能充当各种家用电器的指挥官。该所的陈雄斌博士介绍，目前他们已实现了对多种电器的开关和调节的控制。这两项技术也已分别在世博会的航空馆和沪上生态家馆进行了展示。

　　高速开关传输信息

　　LED灯是如何通过光线传输网络信号和控制信号呢？专家介绍，LED灯是新型的照明设备，与传统照明设备不同，它不仅省电，还可以通过高速的开关动作，发出调制过的信号，完成信息和指令的传输。

　　不停的开关动作会不会影响正常的照明使用呢？答案是否定的。科研人员介绍，每秒开关的速度可达200万次，肉眼根本无法感觉到。

　　克服航班上网难题

　　现在人们享受无线网络便捷服务的同时，也在时刻担心它所产生的电磁波可能会对人体产生不利影响，而用环保的LED灯光上网却能彻底消除这一顾虑。没有电磁波就不会对周边电子设备造成干扰，飞机内无线上网难题也将得到解决，甚至在水下，一束照进来的LED灯光，就可以完成网络信号高速传输。

　　专家介绍，和目前的无线技术相比，LED灯光上网还只是一只潜力股。由于它特殊的信息传输方式，在未来能够达到每秒上G的接入速度。据了解，目前美国、日本和欧洲都开始了关于LED无线通信技术的研发，这可能会成为未来科技发展的重要方向。