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LiFi:引LED照明误入歧途?

  点亮一盏灯,电子设备就能连接入互联网,你相信吗?这样的技术不是天方夜谭,近日,复旦大学计算机科学技术学院实现了利用屋内可见光传输网络信号的国际前沿通讯技术。在实验室内,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。

  究竟什么是Li-Fi?Li-Fi(Light Fidelity)是一种全新的无线数据传输技术,属于可见光通讯(Visible Light Communications,缩写为VLC)的范畴。光和无线电波一样,都属于电磁波的一种,传播网络信号的基本原理是一致的。研究者给普通的LED灯泡装上微芯片,通过微芯片控制LED灯泡的明灭变化,同时将二进制数据编码成光信号:灯亮表示1,灯灭表示0。由于频率太快,人眼根本觉察不到,光敏传感器却可以接收到这些变化并解调出来。就这样,二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。 LED作为半导体器件,这种高速的亮灭即开关的通断能力是它的特性,而白炽灯因为在亮灭的变化过程中非常容易被损坏,且亮灭变化动作太慢,因而不具备这种通信功能。

  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。由于可见光频段的可用频谱范围极宽,资源非常充足,所以科学家在设计Li-Fi无线网络时,可以将通讯的信道宽度设得更大,并行的信道数目也可以设得更多,这样一来数据的传输速度就能达到极大的提升。因此各国研究团队都将提高传输速率作为科研工作中重要的一部分,最高传输速率几乎每个月都有刷新。据暨南大学理工学院的陈长缨教授介绍,为了提高信息传输速度,许多研究团队都会将白光LED换成三基色或是五基色的光源,削弱了灯具照明的性能。“

        红绿蓝三个颜色确实能够混合出各种颜色的光,但是作为照明用的灯却只能显示这三种颜色,因此灯必须是连续光谱,而显色性好的灯一定是全光谱的,不是几个分离波长就可以了。”除此之外,陈教授介绍另一种提高传输速度的方法是在调制方面做努力,“我们知道灯光能够进行0和1信息的传输,闪一次是一个比特,就是一位信息,但是现在现在一些研究团队为了提高信息传输率使用了十分复杂的调制方式。”但是陈长缨教授认为根据信息论,会导致信息传输错误率的提高,因此在需要同时满足信息准确性和信息量的条件下,通信的距离就会受到限制。“可见光通信,如果为了拼速度而将LED灯作为照明这一主要功能特质牺牲了的话,那么很可能会误入歧途。”

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