更快、更安全的Li-Fi技术能否取代Wi-Fi?

发布日期:2015-12-13 22:39:48 【关闭】
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[导读]如果哈罗德·哈斯是正确的,不消几年我们就都能通过家里的电灯泡上网了。

  哈斯是苏格兰爱丁堡大学移动通信专业的一名教授,数年来一直坚称数据可以通过LED灯泡传输。现在,他成功创建出了一个“Li-Fi”(译者注:LightFidelity,可见光无线通信技术)系统的工作模型。

  在最近的一次TED演讲中,哈斯展示了一种Li-Fi样机,它使用商店买来的LED灯泡将一段视频信号传输到太阳能电池,从而传输到电脑上。

  “Li-Fi本质上与Wi-Fi相同,除了一个小小的差别——我们使用周围环境中的LED光线而非无线电波实现数据无线传输,”哈斯说。

  传统的Wi-Fi利用无线电信号将数据传输到电话电脑等设备上。当前,全世界大概一半的网络传输量由Wi-Fi承担。由于上网人数不断增多以及“物联网”技术(普通物理对象实现互联互通,比如可远程控制的咖啡机以及智能汽车)的不断发展,预计这个百分比在接下来的几年里会继续上涨。包括哈斯在内的一些专家担心这将导致所谓的“频谱危机”,即Wi-Fi网络在大量需求压力下速度减慢。

  “射频频谱并不能充分满足需要,”哈斯说。“它被频繁使用,已经拥挤不堪……我们去机场和旅馆时可以看到,在这些场所大家都想获得网络连接,导致网速非常慢。这一场景大概在12、15年前就已出现,我当时就想‘怎样能更好地进行无线数据传输呢?’”

最新的Li-Fi样机(pureLiFi公司)

  利用可见光谱传输数据的理念并不新鲜。1880年,亚历山大·格雷厄姆·贝尔(AlexanderGrahamBell,电话发明者)就曾使用太阳能的光线电话机将声音通过一束日光进行信号传递。在过去的几十年中,有许多科研人员就使用可见光传输数据进行过研究。

  与前人不同的是,哈斯教授发现了普通LED灯泡传输数据的用途——Li-Fi的关键要素。在哈斯首次开始寻找可替代的无线网络时,正值LED灯泡因其较传统的白炽灯泡节省能源的优势在家庭中普及。LED灯泡由传动器控制,它能使灯泡迅速变暗或快速开启关闭。受此启发,哈斯考虑到,在光的这种微妙到人眼察觉不到的明暗变化里可以进行数据的编码。

  于是哈斯带着学生们开始利用宜家家居(IKEA,瑞典公司)生产的电灯做实验,用LED灯泡换掉原装的白炽灯泡。最后,他们用电灯和太阳能电池板制造出了一种可工作的发射机和接收机系统。他们的研究在爱丁堡大学的一栋建筑里完成,而这栋建筑恰恰是以出生在苏格兰的亚历山大·格雷厄姆·贝尔命名。

  Li-Fi旨在要比Wi-Fi速度更快。在最近的实验中,实验人员已经可以使Li-Fi传输速度达每秒224千兆比特。以此速度,仅用一秒就可以下载将近20部标准长度的电影。根据哈斯的研究,由于Li-Fi信号都包含在一个小区域内,而不像无线电信号那样分散,Li-Fi的数据密度可以达到Wi-Fi的一千倍。

  除了比Wi-Fi速度快,Li-Fi将更加安全,哈斯说道。Wi-Fi信号可以穿过墙壁(让你的邻居可以蹭网),而家庭的Li-Fi信号拉上窗帘就可以封闭于室内。这种上网方式并不意味必须要一直开着灯,哈斯说——灯泡可以暗到这样一个程度,虽然看起来是关着的,但仍可以传输数据。

  现在,哈斯的pureLiFi公司已经开始为一家有限公司客户大规模生产Li-Fi路由器。他们希望在接下来的几年内能扩大Li-Fi路由器的市场。Li-Fi在未来大概两年的时间里可以投入商用和工业使用。那之后,进入普通家庭的那一天就不远了。这种方法可以使电热水壶、烤箱等任意一种装置通过LED照明灯便捷地连接网络,最终加速物联网时代的到来。哈斯也把Li-Fi技术看做使边远地区连接网络的一种手段,譬如使用山顶的发射机和房顶的太阳能电池板上网。LED路灯甚至可以用来构建室外的Li-Fi网络,使人们在外出时保持连网状态成为可能。

  Li-Fi的传输速度到底能达到多快尚不清楚。“Li-Fi技术有许多优点,但还须攻克一些难题才能在生活中普遍应用,”印度加尔各答圣沙维尔学院(St.Xavier'sCollege)的研究人员写道,其中就包括因雾或其他情况光线被遮挡时Li-Fi信号会减弱。尽管如此,报告还指出Li-Fi工业到2018年预计将价值六十亿美元。

  并非只有哈斯和他的团队在研究Li-Fi技术。中国的研究员也已经开发了一种基本的Li-Fi样机,实现用一个LED灯泡为几台电脑提供网络。德国的一个研究机构弗劳恩霍夫研究院(FraunhoferInstitute)也已经在致力于Li-Fi热点的样机研究。美国国家航空航天局(NASA)最近宣布了关于Li-Fi在太空旅行中潜在用途的研究计划。

  “白炽灯泡传送光明,”哈斯说。“20年后,LED灯泡将实现数百种应用软件的使用。”