Li―Fi来袭:开个灯,上网去

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LED可见光通信系统

该系统由发射和接收两个部分构成，每个部分又包含相应的电学与光学元件。发射部分的电学元件包括LED驱动电路和负责编码、调制、预均衡的电信号处理系统，光学元件包括LED芯片和发射光学天线：接收部分的光学元件包括接收光学天线和探测器芯片，电学元件则包括负责解码、解调、后均衡的接收信号处理系统。

（图片来源：复旦大学教授迟楠）

LEDN见光通信首先在日本开展。早在2000年，日本研究者就提出利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。

作为可见光通信技术的一支，“li-fi”这个称呼是由英国爱丁堡大学的教授哈罗德・哈斯（Harald Haas）在2011年全球科技娱乐设计大会（TED Global）上首次使用的。2013年10月，由哈斯担任首席科学官的pureVLC公司以5000英镑的价格向一家美国医疗卫生供应商出售了第一台Li-Fi设备，Li-Fi迈向产业化。

我国科研人员自然也不甘落后，复旦大学的研究人员成功利用可见光传输网络信号：他们通过微芯片控制LED灯泡的明灭变化，将二进制数据编码成光信号：灯亮表示1，灯灭表示0。这些信息能被接收器捕获并解调出来，而人眼却不会察觉到LED灯的变化――因为它们闪烁得实在太快了。研究人员将网络信号接入一盏功率为1W的LED灯，与接收器相连的4台电脑就都能够上网。

复旦大学自主开发了高阶调制和信道均衡算法，可见光通信的离线速率可达到3.75Gbps。他们搭建了10套样机，实时物理层速率可以达到150Mbps。就传输速率而言，中国并没有落后于世界的脚步。

然而，在LED芯片和基于多输入多输出模型（Multi-input Multi-output，MIMO）的可见光通信系统方面，我国与国际前沿仍存在一定差距。当前，复旦大学开发的系统中采用的都是市场上常见的照明用LED芯片，通信的性能受到一定的制约。在材料生产、器件工艺和新结构封装芯片等方面的研究也比较缺乏。另外，国外已有基于MIMO和探测器阵列的可见光通信实验，基于集成收发芯片的MIMO可见光通信系统是国内相对薄弱的环节。接下来，复旦大学的研究团队将花更多的精力解决距离功率、覆盖范围等问题，并致力于现有系统的芯片化小型化工作。

和早已普及的Wi-Fi相比，Li-Fi具有明显的优势：Li-Fi调制在可见光谱上，是Wi-Fi载频的万倍以上，这意味着更大的带宽和更高的速率：Li-Fi具有可遮挡性，具有一定的安全价值。另外，Li-Fi的设置几乎不需要额外建立基础设施。因此，欧洲、美国和日本都有研究组织在开展可见光通信的科研，竞争激烈，最高传输速率几乎每个月都刷新。

可见光通信也有突出的劣势，包括遮挡性，不能绕射，无法穿墙而过，上行传输也需要一个LED灯等，所以不能代替Wi-Fi技术。因此更多的是作为一种补充，能够在一些特定的场所发挥比Wi-Fi更好的效率。

可见光通信尚未解决的问题还很多，需要谨慎乐观，既要认识到Li-Fi的优点，也要充分认识到Li-Fi的不足。可以预见的是，Li-Fi技术的推广将与Wi-Fi形成很好的配合，为人们提供各种便利。也许不久之后，在没有Wi-Fi的地方，只要开个灯，也照样可以上网啦。