目前互联网上对LiFi的议论依然火热,有专家称它为“第五代通讯技术”,很多学者已经在设想,当你打开在一盏LED灯后,手机和电脑就能连上网,而且还能专享1Gbps带宽的高速无线网络,这就意味着,下载100张照片或者100首歌曲只需三秒钟时间,再也不用忍受房间里另一个在下电影的人拖累了网速而把你的游戏挤下线的情况。
“LiFi”(Light Fidelity)这个词是由德国物理学家哈拉尔德•哈斯(Herald Haas)提出的,是可见光通信(VLC)的一个分支,以双向光通信为基础,并以wifi为蓝本提供一个高速的互联网接入方案。
实际上,LiFi的技术原理很简单,就是通过LED光源的快速开、关切换,或者强、弱切换,实现对信息的二进制编码和发送。由于这种切换非常快速,肉眼是基本感知不到的。
除了对无线网络的连接可能产生革命性的改变,LiFi还具有高度安全性、定位精确、无电磁干扰等特性,使其能够在一些特殊领域发挥重要的作用。
然而,目前的LiFi技术还存在许多问题,例如还没有实现反向通信,这就意味着在LiFi网络下,只能单向接收信息却不能向外传送信息,并且一旦光源被遮挡或者光源距离较远,网络信号就会受到影响。在这些问题得到解决之前,LiFi还不能替代wifi,只能作为传统无线通信的补充,应用在特殊领域。
首先是数据的双向传输问题,上网不仅要下载还要上传,灯光照射在电脑上容易,但电脑或者手机要安装多大的灯泡才能回传数据,“总要有来有回,这才构成通信,我笔记本上安装一个大灯泡就觉得很不自然,回传是个大问题。”复旦大学信息科学与工程学院教授迟楠在十一届国际照明论坛上表示。
该论坛上,TCL集团股份有限公司首席科学家苏遵惠称:“现在各单位实验室样品主要局限于下行传输,但是如果用于上网,不仅要下载还要上传,灯光照射在接收器上输入电脑相对比较容易,但电脑或手机信息如何通过光来上传数据,涉及到电脑或手机的信息发送和上行、下行频谱的分配,关键是专用IC没有解决。”LiFi专用芯片是另一个技术瓶颈,也是最核心的问题。
在迟楠的实验室,她的设备有两个笔记本那么大,如何让它们变成手机一样的大小,这就需要研发芯片。但研发需要大笔的钱,在wifi已然成熟的前提下,还会不会花大把钱搞一个未知技术的芯片?苏遵惠针对专用IC及设备小型化的问题,透露道:“我们估计这个技术将来用在手机和笔记本上就像U盘一样,插上就能接收信息,TCL集团已经与美国CISCO集团签署合作协议,投资8千万美元,建立合资公司开始进行研发工作。”
如果想让LiFi在未来得到大规模的应用,避免互相的信息干扰也是一个需要考虑的问题。因为每个灯到用户的距离是不一样的,其中的差异就会产生信号的干扰,最后收到的结果就会产生噪音。
有网友质疑室外的太阳光会严重干扰到LiFi的正常运作,而苏遵惠表示室外实际上跟室内是一样的,载有可见光通信信号的灯在室外阳光下是不受阳光干扰的,阳光是一个恒定的亮度,LED灯上面一点点变化的信号,是不受影响的。
还有一点,由于LiFi的信号是搭载在可见光之上的,这就决定了LiFi无穿透能力。众所周知,任何可见光都是无法穿透不透明物体的,这就意味着如果你从客厅走到卧室,或者你把手机放回包里、揣回口袋里之后,你的LiFi就中断了。而LiFi的发明者哈拉尔德•哈斯(Herald Haas)教授在回答“要是lifi的光线被遮挡的时候通信中断怎么办?”这个问题的时候,提出的方案是:这种情况下让无线设备自动切换到wifi或者3G网络上。这说明LiFi只可能是现有无线通信技术的一个补充,不太可能完全取代wifi。
虽然LiFi还有种种问题有待解决,我们却不能忽视它在特殊应用场景中表现出的优秀特性。
首先作为照明工具和通讯设备的结合体,LiFi将实现一灯两用,具有极高的能源利用效率。现在广泛使用的无线电数据传输方式,最显著的使用领域是手机的无线移动通信,为了满足通信效果,需要建立大量的基站以增强通信信号。据了解,我国有140万个基站,但是能源利用率只有5%左右,大部分能量都用在冷却上。
而可见光通信相对来说具有极高的能源利用效率,通信的功率仅占照明功率的5%左右,而且较现在的移动通信和互联网通信,它的设备成本是非常低廉的。迟楠说:“如果我们能够把照明和通信兼容起来,将会是一个非常高效的解决方案,比如偏远的地区和农村,不一定每家都有条件拉网线过去,但是一般家里都有灯泡,有灯泡就能上网了。”
现有无线通信频谱是很紧张的,用过公共wifi的人都知道,当很多人同时连上同个网络时,网速会变得非常慢,而可见光的频谱宽度相当于现在所有频谱的13333倍,用于数据通信的话速率是可以远远超过wifi的。
由于LiFi利用光传递信息,避免了电磁波的发射,对信息的安全性是很有保障的。一方面可以应用在电磁敏感区,如飞机上、核电站、医院等;另一方面,可以应用在对保密性要求较高的场合,特别是一些军事部门。对于可见光通信来讲,见不到光就见不到通信,由于没有电磁波发射,如果在一个保密室里面要开会的话,只要把窗帘拉上,信息就不会泄露至室外。
虽然LiFi技术的研发才刚起步,已有不少专家对它未来的应用产生了无限的畅想。“LiFi”的发明人哈拉尔德•哈斯(HeraldHaas)就曾许诺,要将可见光通信用于交通、医院、航空等领域。
也许,在未来的大型会议室、多功能会议厅、礼堂安装LiFi灯,就可以把开会信息加载在灯光上面,参会人员坐在下面,带手机带笔记本电脑就可以直接收到这些信息。
而在室外,由于可见光通信具有定位精确性优点,可以将它安装在十字路口的交通信号灯上,你马上可以收到信息,知道前面哪些地方是畅通的,哪些地方是堵塞的,以决定下一步往哪条路走。LiFi作为汽车间的通信媒介,前景也是很大的,因为未来的汽车都会配有照相机,而汽车车灯又都是LED,LED发射的灯光,照相机接收,车间传输就能实现了。
LiFi还可以应用在可视化的安全支付系统里,现在我们支付一般采用刷卡的形式,信息很容易被窃取,利用可见光的系统相对来讲要安全一些。
也许有不少人对LiFi的发展仍有质疑,未来LiFi到底会发展到哪一步没有人能预料,就像LED灯的开发不会止步于替代原来的白炽灯或灯管,就像手机的功能早已不仅仅是打电话,一项新技术的诞生会激起多大的浪花,一切还有待时间考量。