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那么，燈光上網(wǎng)離我們有多遠？記者采訪(fǎng)發(fā)現，說(shuō)近不太近，有很多產(chǎn)業(yè)化問(wèn)題需要解決；說(shuō)遠也不太遠，上海市寬帶中心的相關(guān)負責人稱(chēng)，應該能在2017年推廣。
孕婦都不用擔心輻射
燈光上網(wǎng)，并非復旦大學(xué)首創(chuàng )。早在2000年，日本科學(xué)家率先開(kāi)始研究這種新技術(shù)。2011年，這項技術(shù)首次出現了實(shí)物研究，獲得重大突破。德國物理學(xué)家哈拉爾德·哈斯和他在英國愛(ài)丁堡大學(xué)的團隊，利用閃爍的燈光來(lái)傳輸數字信息，這個(gè)過(guò)程被稱(chēng)為可見(jiàn)光通訊（VLC），他們?yōu)榇松暾埩艘豁棇?zhuān)利，人們形象地稱(chēng)之為“LiFi”。
最近幾年來(lái)，可見(jiàn)光通信已經(jīng)成為國際通信研究領(lǐng)域的必爭之地，美國、歐洲、日本等國的通信科研人員，都在爭相進(jìn)行研究。據介紹，競爭焦點(diǎn)就在于傳輸速率。今年年初，復旦大學(xué)信息學(xué)院通信工程系遲楠的課題組剛剛發(fā)表了可見(jiàn)光傳輸速率在1.5G的科研成果，這一速度很快就被國際學(xué)界同行刷新。而就在前幾天，遲楠教授課題組在實(shí)驗室創(chuàng )造了新的傳輸速度世界紀錄：M離線(xiàn)最高單向傳輸速率達到3.7G，實(shí)時(shí)系統平均上網(wǎng)速率達到150M。
據介紹，去年開(kāi)始，上海市科委已在全市高校和科研院所布局這一國際前沿的無(wú)線(xiàn)通訊技術(shù)，上海寬帶中心、復旦大學(xué)、技術(shù)物理所等單位共同承擔“可見(jiàn)光通訊關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”課題，遲楠任課題負責人。
遲楠教授介紹，光和無(wú)線(xiàn)電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網(wǎng)絡(luò )信號的基本原理是一致的。研究中，給普通的LED燈泡裝上微芯片，可以控制它每秒數百萬(wàn)次閃爍，亮了表示1，滅了代表0。由于頻率太快，人眼根本覺(jué)察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化。就這樣，二進(jìn)制的數據就被快速編碼成燈光信號并進(jìn)行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過(guò)一套特制的接收裝置，讀懂燈光里的“莫爾斯密碼”。
“LiFi沒(méi)有輻射，它是屬于一個(gè)自然光譜里頭的可見(jiàn)的部分，所以人類(lèi)照明都照了幾千年了，不像有一些微波信號，已經(jīng)非常強了，可你根本看不見(jiàn)它?！边t楠介紹，與已經(jīng)普及的WiFi相比，未來(lái)的可見(jiàn)光通訊安全又經(jīng)濟。WiFi有電磁輻射，無(wú)線(xiàn)信號穿墻而過(guò)，網(wǎng)絡(luò )信息不安全。而燈光通信更安全，可以實(shí)現“有燈光的地方，就有網(wǎng)絡(luò )信號。關(guān)掉燈，網(wǎng)絡(luò )全無(wú)?！倍?，VLC頻譜是400T-800THz，無(wú)線(xiàn)通信在2-5GHz左右，光譜比無(wú)線(xiàn)電頻譜大10000倍，意味著(zhù)更大的帶寬和更高的速度，VLC更有高速潛力。
所以燈光上網(wǎng)可以用于保密通訊，因為只要擋住燈光，就擋住了信號。對于孕婦來(lái)說(shuō)，用了燈光上網(wǎng)，就不用擔心網(wǎng)絡(luò )輻射問(wèn)題。LiFi還適用于很多特殊的場(chǎng)所，比如水下作業(yè)，因為WiFi技術(shù)利用無(wú)線(xiàn)電通信，但無(wú)法穿透水，可見(jiàn)光卻可以。還有像飛機、手術(shù)室等對無(wú)線(xiàn)電干擾高度敏感的場(chǎng)所，燈光上網(wǎng)也很適用。
可以全天候播高清電視
在實(shí)驗室，課題組不僅利用可見(jiàn)光傳輸信號，并且實(shí)現能夠“一拖四”，即點(diǎn)亮一盞小燈，4臺電腦即可同時(shí)上網(wǎng)、互傳網(wǎng)絡(luò )信號。由于傳輸速度開(kāi)創(chuàng )世界紀錄，所以這個(gè)實(shí)驗室里的電腦，用燈光上網(wǎng)都可以連接電視看視頻?！拔覀兊臉訖C比較穩定，試驗中可以連續播放高清電視一天都沒(méi)有問(wèn)題?！边t楠介紹，VLC傳輸速率與傳輸距離是相互制約的，目前復旦實(shí)驗室實(shí)現的150Mb/s速率，可以傳3米，10Mb/s速率則可以傳15米。
“數據上傳的方案，我們歸納有3種，一種是雙向可見(jiàn)光通信，這要求筆記本有LED燈。其次是下行可見(jiàn)光，上行紅外。還有就是半光模式，下行可見(jiàn)光，上行采用無(wú)線(xiàn)的方式?！边t楠介紹，目前，課題組一共做出了10臺樣機。其中就有下行可見(jiàn)光，上行紅外模式的樣機，即發(fā)射信號用LED燈泡可見(jiàn)光，電腦上傳信號用紅外線(xiàn)。
由于燈光上網(wǎng)遇到墻壁等阻攔就無(wú)法實(shí)現，所以項目組目前也有研究dark led通訊，就是在弱光環(huán)境下上網(wǎng)的情況。此外，遲楠還開(kāi)展電磁波譜其他波段的通信研究，例如Q band，W band通信，這些波段進(jìn)入了毫米波波段甚至太赫茲波段?！?/P>
接入方式首選智能電線(xiàn)
在接入方式上，實(shí)現燈光上網(wǎng)后，是不是就可以?huà)仐墝拵Ь€(xiàn)呢？
遲楠介紹，LED可見(jiàn)光通信可以有多種接入方式，但利用電線(xiàn)接入是首選?！拔覀冇X(jué)得最自然的接入方式是電線(xiàn)。因為燈頭里總是有電線(xiàn)，如果拉網(wǎng)線(xiàn)或者光纖到燈頭里，會(huì )改變建筑的配線(xiàn)布局。所以我們的系統是用電線(xiàn)接入到LED燈，通過(guò)發(fā)射驅動(dòng)電路把信號承載到燈光上?！?/P>
記者了解到，電線(xiàn)接入寬帶信號，首先要求電線(xiàn)本身是智能電線(xiàn)，可以傳輸信號（比如遠程抄表所用的電線(xiàn)就具有傳輸信號的功能）。如今，上海浦東有相當部分地區已經(jīng)實(shí)現了智能電網(wǎng)覆蓋，在這些區域，就有了用電線(xiàn)接入網(wǎng)絡(luò )信號的基礎條件。但在智能電線(xiàn)尚未架設的區域，這種接入方法就不能實(shí)現，需要用寬帶接入，然后在屋內將信號接入LED燈泡的方法。
技術(shù)還需更多研究
實(shí)現民用尚需時(shí)日
“但VLC技術(shù)還需要更多嚴謹的科學(xué)研究。樣機的實(shí)現只是開(kāi)始，VLC沒(méi)有專(zhuān)用芯片組，發(fā)射接收系統都非常龐大，這些都是需要完善的。距離實(shí)用化有相當長(cháng)的路要走?！边t楠說(shuō)?！拔覀円陀^(guān)看待VLC技術(shù)。LED等不是為通信而設計，所以L(fǎng)ED燈珠帶寬很窄，約20MHz，而且有很強的非線(xiàn)性效應。探測器也不是專(zhuān)為可見(jiàn)光波段設計，藍光不是最敏感頻段。所以在材料、器件、封裝、模塊等方面都需要做一系列研究?！?/P>
她介紹，目前復旦實(shí)驗室里，由于沒(méi)有專(zhuān)用芯片組，所以從燈光通訊控制到芯片設計制造等一系列關(guān)鍵技術(shù)產(chǎn)品，都是研究人員自己“動(dòng)手做”，用于收發(fā)網(wǎng)絡(luò )信號的發(fā)射器和接收器，都有兩個(gè)筆記本電腦那么大。這顯然還無(wú)法普及到日常生活中。所以，相關(guān)芯片的壓縮和產(chǎn)業(yè)化，是燈光上網(wǎng)走進(jìn)尋常百姓家前面臨的首要難題。
然后，還有數據的雙向傳輸問(wèn)題。上網(wǎng)不僅要下載還要上傳，燈光照射在電腦上容易，但電腦或者手機要安裝多大的燈泡才能回傳數據？
記者了解到，遲楠教授課題組的長(cháng)處在于，通過(guò)一系列高階算法提高VLC速率。國際上，提高傳輸速率的研究方法還有很多，英國愛(ài)丁堡大學(xué)、美國喬治亞理工大學(xué)還在新材料等方面下功夫。有些研究甚至已經(jīng)在LED燈泡中用上了具有智慧處理功能的新材料。而我國在這種新材料方面的研究還有差距。
遲楠認為，總體來(lái)說(shuō)，LiFi是下一代智慧城市的應用。在下一代城市中，智能電網(wǎng)完備，智能電線(xiàn)連接到千家萬(wàn)戶(hù)。再配上集約化芯片所做成的VLC發(fā)射和接收設備，燈光上網(wǎng)就可以普及。她表示，目前來(lái)說(shuō)，Lifi并不是WiFi的競爭對手，而是一種相互補充，有助于釋放頻譜空間。
不過(guò)，上海寬帶中心總工程師陸肖元對燈光上網(wǎng)的普及進(jìn)程更為樂(lè )觀(guān)。作為共同承擔“可見(jiàn)光通訊關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”課題的三方之一，他介紹，上海寬帶中心的領(lǐng)導相信，燈光上網(wǎng)應該能在2017年推廣。
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