可见光无线通信的背景

WiFi技术已经越来越普及，但是越来越多的人抱怨无线信号不稳定，上网速度慢，WiFi热点太少。现在，有一种新技术可以解决这些问题。灯泡一直被认为是发明家梦想的灵感的象征。但是对于德国物理学家Herald Haas来说，灯泡本身启发了他。爱丁堡大学的哈斯和他的团队发明了一项专利技术，利用闪光灯无线传输数字信息。这种技术通常被称为可见光通信(VLC)。哈斯说:“我最大的想法是把灯泡变成宽带通信设备。这样的灯泡不仅可以提供照明，还可以成为必要的工具。”哈斯认为，通过在普通的LED灯泡中加入微芯片，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百万次。这样，LED灯泡就可以快速传输二进制代码。但是对于肉眼来说，这样的闪烁是不可见的，只能被光敏接收器检测到。哈斯说:“这类似于通过火炬发送莫尔斯电码，但速度更快，并且使用了计算机可以理解的字母表。”这项技术意味着，只要你有一个灯泡，你就可以获得无线互联网连接。目前全球灯泡数量约为6543.8+04亿只。其实这也意味着任何一盏路灯都可以成为互联网接入点。然而，绰号为“Li-Fi”的可见光通信技术不仅可以提高互联网的覆盖范围。WiFi作为无线数据传输最重要的技术，使用的是射频信号。然而，无线电波只占整个电磁波谱的一小部分。随着用户对无线互联网需求的增加，可用的无线电频谱越来越少。比如在咖啡厅上网，如果你身边上网的人越来越多，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，通过移动设备发送的信息量每年都在翻倍。哈斯说，他的技术将是解决问题的重要组成部分。他说:“可见光谱的宽度是无线电频谱的654.38+0万倍。”这意味着可见光通信可以带来更高的带宽。哈斯表示，“Li-Fi”技术可以带来高达1Gbps的数据传输速度。哈斯认为，他的技术有一个重要优势，就是不需要建设任何新的基础设施。然而，传统射频信号的传输需要高能耗设备。他说:“我们使用现有的设备。可见光谱不被利用，不被管制，所以我们可以进行高速通信。”然而，这种技术有其自身的局限性。雅典Harokopio大学信息学讲师托马斯·卡马拉基斯(Thomas Kamalakis)推荐了哈斯技术，但也表示不应高估这项技术的潜力。他说:“一个明显的问题是可见光无法穿透物体，所以如果接收器被阻挡，信号就会被切断。”英国华威大学工程学院助理教授马克·里森也持相同观点。他提出:“问题是，我们的手机是如何利用可见光进行交流的？”哈斯说，这是两个现实问题，但他也有一个简单的临时解决方案。“如果光信号受阻，需要使用设备发送信息，可以无缝切换到射频信号。”他认为可见光通信不是WiFi的竞争对手，而是一种补充技术，有助于释放频谱空间。他说:“我们仍然需要WiFi和射频通信系统。你不能用灯泡向快速移动的物体或树、墙和障碍物后面的物体发送数据。”在短时间内，可见光通信可以实现一些小规模的应用。比如这种技术可以用在飞机上帮助手机和笔记本电脑上网，也可以用在水下无线电波无法传播的地方。哈斯指出，Li-Fi技术带来了很高的安全性，因为可见光只能直线传播，所以只有处于光传输直线上的人才有可能截获信息。