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电子土拨鼠 | 有了Li-Fi,Wi-Fi就拜拜了?

2015/02/13
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近日,被称为Li-Fi之父的苏格兰初创公司PureLiFi宣布获得150万英镑(220万美元)融资,估值为1400万英镑,并希望利用灯泡建立互联网连接。根据MarketsandMaerkets发布的一份报告显示,到2020年,可见光通讯技术市值将达到90亿美元。

 

灯泡——除了激发灵感,还能建立无线网络

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。而实际上,利用灯光建立无线网络并不是一个新概念,这是由Herald Haas和他爱丁堡大学的团队在2011年发明的一项专利技术,该技术利用快速的光脉冲无线传输信息,其应用目前还处于起步阶段。

 

2011年的TED大会上,Hass第一次用“Li-Fi”这个词来形容双向可见光无线通信技术,利用可见光代替传统无线电频率。

 

 

可见光无线通信(称为Li-Fi——Light Fidelity)是利用快速的光脉冲无线传输信息。根据不同速率在光中编码信息完全可行,例如LED开表示1,关表示0,通过快速开关就能传输信息。由于LED的发光强度,人眼不会注意到光的快速变化。与光纤通信拥有同样的优点,高带宽,高速率,不同的是Li-Fi是使光传播在我们周围的环境中,自然光能到达的任何地方,就有Li-Fi的信号。Li-Fi技术是运用已铺设好的设备(无处不在的灯泡),只要在灯泡上植入一个微小的芯片,就能变成了类似于AP(Wi-Fi热点)的设备,使终端随时能接入网络。

 

Li-Fi工作原理

 

PureLiFi由Harald Haas教授创立于2012年,前身是爱丁堡大学衍生公司PureVLC。据悉,只要有PureLiFi的产品,用户可以在任何照明设备发出的光束下连接到互联网。

 

2014年末,PureLiFi迈出了重要一步,他们针对行业内的合作伙伴开发了Li-Flame产品,这套系统可以将现有灯具转换成为Li-Fi访问点。在整套设备中,有一个电池支持的Li-Fi移动模块,它可以连接到计算机显示屏顶部,并通过Li-Fi访问点连接到互联网上。

 

 

Li-Fi——就像“用火炬发送莫尔斯码”

Li-Fi利用灯泡发出的光传输数据,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。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。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。

 

 

将可见光用于Li-Fi,要调制其输出以使其携带信息,就像Wi-Fi路由器一样便捷。使用标准的LED照明灯,Herald Haas与他的同事创建的研究小组已经达到了两米距离的130兆比特每秒的传输速度。

 

Li-Fi发明哪家强?

三星在2010年就开始利用搭载LED背光的LCD平面显示器试验可见光通讯,西门子在2010年通过白色LED可见光通信,实现了最高500Mbps的通信速度。鉴于Li-Fi巨大的市场前景,卡西欧、三星甚至与NEC、松下电气、夏普、东芝与NTT等企业一道成立了可见光通讯联盟。

 

2013年,通过改进智能手机上的LED(如摄像头、屏幕、闪光灯等),是Li-Fi走向大众消费市场的最快路径。哈斯与波维创建了一家VLC(可见光通信)公司,并研发出一款智能手机应用,该应用使一对iPhone实现了低速率的数据传输。在拉斯维加斯举行的2012年消费电子展览会(CES)上,卡西欧发布了两部使用可见光进行数据传输的智能手机。

 

2013年10月,PureVLC向一家美国医疗服务供应商交付了自创立以来的首台产品,一个价值为5000欧元的设备。PureVLC还将通过一个已安装在伦敦贝克斯利商业学院的系统,以光作为媒介直播伦敦市长Boris Johnson的一段讲话。未来Li-Fi将改写Wi-Fi一统天下的格局,甚至对电信运营商产生巨大的冲击,而冲击的强度将是史无前例的。

 

2013年10月15日,复旦大学计算机科学技术学院在实验室成功实现可见光传输网络信号技术。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,最高速率可达3.25G,平均上网速率达到150M,堪称世界最快的“灯光上网”。

 

Li-Fi对战Wi-Fi,谁会出局?

  • 传输速度

在实验室中,Li-Fi数据的传输速度可以达到近10Gb/s,是现有Wi-Fi网络的十倍以上。而且,光频谱的宽度达到射频频谱的1万倍,这意味着Li-Fi技术能带来高达1Gbps的数据传输速度。


德国赫兹研究所的研究人员,使用标准的白色LED实现了每秒超过500Mb数据传输。而且由于LED的发光强度,人眼不会注意到光的快速变化。

 

在短期内,可见光通信已可以实现一些小范围应用。Li-Fi技术在办公室和学校等建筑中还能实现更高效的带宽利用,譬如每个灯饰只对距离最近的人提供全速数据传输。

  • 应用范围

Li-Fi与光纤通信拥有同样的优点,高带宽,高速率,不同的是Li-Fi是使光传播在我们周围的环境中,自然光能到达的任何地方,就有Li-Fi的信号。随着白炽灯、荧光灯逐渐退出市场并被LED取代,未来任何有光的地方都可以成为潜在的Li-Fi数据传输源。例如:在街头,利用路灯就可以下载电影;在家里,打开台灯就可以下载歌曲;在餐厅,坐在有灯光的地方就可以发微博;即便是在水下,只要有灯光照射就可以上网。

缺点:Li-Fi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。

硬件设施

Li-Fi不需要再新建任何基础设施,而传统射频信号的发射需要能量密集的设备。而光频谱没有得到利用和监管,可以进行高速通信。

 

缺点:目前,手机如何使用可见光来通信还是没有解决的问题。

 

安全性

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。

 

Li-Fi信号依靠狭窄光束引导,无法通过墙壁传播。另外它使用的是分离的上行和下行渠道,也就是说,黑客需要同时入侵这两个渠道才能入侵你的网络。

 

最后,Herald Haas针对以上2个缺点找到的临时解决方法是:如果光信号被阻挡,仍需要Wi-Fi,需要射频通信系统等设备发送信息,这样可以无缝地切换至射频信号。

 

可以见得,Li-Fi并不是Wi-Fi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。

 

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