开灯就能上网神奇的可见光通信技术

陈春全

无线通信技术（Wi-Fi）已经深入我们生活的方方面面，几乎所有的智能手机、笔记本电脑、平板电脑都支持Wi-Fi上网。Wi-Fi是通過无线电波来传递信息的，只要在无线路由器的电波覆盖的有效范围内，都可以使用。但是，Wi-Fi的安全性和私密性都存在瑕疵，尤其是家庭使用的Wi-Fi，很容易受到黑客的攻击。同时，如果一个无线路由器或是热点联网的用户过多，也会出现网速变慢的问题。于是，科学家研发出了一种可见光无线通信技术（Li-Fi）。

可见光的信息传递

可见光无线通信，也称为光保真技术，是一种利用灯泡发出的光传输数据的技术。这种技术的原理其实十分简单。众所周知，“0”和“1”是数字传输中最基本的信号，因此我们把开灯状态设置为“1”，关灯状态设置为“0”，然后通过不断地开灯、关灯，便可实现灯光快速传输信息数据。

那么，问题来了，不停地开关灯，不要说是控制开关的人了，就是灯泡，它也受不了呀！这该怎么办呢？

当然啦，要实现可见光无线通信，我们就得使用一种发光二极管，也就是我们常说的LED。它由含镓、砷、磷、氮等的化合物制成，通过电子与空穴复合释放能量来发光，响应时间是纳秒级，而且还能承受高频率的反复开关。实验室的数据显示，LED灯泡在传输信息数据时，闪烁频率可高达每秒数百万次。

仅有LED灯还是完全不够的，还需要将一个微小的芯片植入LED灯泡里，让它成为一个类似Wi-Fi热点的设备，以方便手机、平板电脑等终端设备与之连接。

然而，我们利用LED灯泡发出的光脉冲作为传输信息的载体，虽然只要有光照射到的地方都可以实现无线上网，但是在不需要照明的情况下，会不会造成资源的浪费呢？

这个问题你也大可放心，我们只要在不需要照明的情况下将LED灯的光亮度设定在人眼无法识别的程度即可。而这个时候，信息数据的传输仍然不会受到任何影响。

可见光的通信网络

可见光无线通信的前景十分广阔。首先，可见光频谱的宽度是射频频谱的1万倍；其次，全球目前大约有140亿盏电灯泡在使用，可见光无线通信技术一旦投入使用，理论上来说，每一盏灯都可以成为互联网的接入点。因此，可以说，到时候，只要有灯光的地方，就会有无线网络覆盖。

目前已经研究成功的可见光无线通信技术，一般使用的是频率在400～750THz（太赫兹）之间的可见光作为通信媒介，完成信息传送。那么，这就意味着移动终端设备不但需要安装光敏接收器才能接收到LED灯通过快速闪烁传递的二进制编码，而且还需要一张计算机能够识别和理解的字母表。我们可以简单地将其看成用火把来发送莫尔斯电码，所以对于接收信息的终端设备来说，还需要安装一些新的光识别设备。

同时，研究发现，在可见光无线通信过程中确实存在着通信盲区。简单地说，就是你的手机从一个LED光源接入互联网到从另外一个LED光源接入互联网时，很可能出现手机掉网的情况。

那么，这有没有什么解决办法呢？

当然有啦！早在2013年，我国企业便申请了“一种可见光无线通信设备及终端设备在接入点的切换方法”的发明专利。简单地说，就是通过技术手段使得我们的通信终端如手机等，能够通过识别码区分不同接入点的信号强度及其他接入信息，然后通过计算，让通信终端自主选择信号更好的接入点来连接互联网。

优势多，潜力大

由于可见光无线通信技术利用的是无处不在的灯光，因此几乎在不需要大量资金投入新的基础设施建设的情况下，便可实施可见光无线网络覆盖。

另外，传统射频信号的发射不但需要能量密集的设备，并且随着无线互联网用户的不断增多，可用的射频频谱越来越少。比如说，你在节假日到人山人海的景区或生意兴隆的餐厅时就会发现，如果使用Wi-Fi或4G网络，那很可能就是一场龟速上网的悲惨经历。

而且，可见光无线通信技术的网络连接私密性极好，只要拉上窗帘，隔断光传播的途径，即便是再厉害的黑客，也只能望洋兴叹。

同时，在水下等无线电波无法传播的地方，可见光无线通信技术的优势就更为明显了。目前，可见光无线通信技术已经在一些飞机上实现了应用，在不影响飞机设备的电磁波频率的前提下，可以让乘客的手机或笔记本实现上网。

科学家认为，至少目前我们还不能完全依靠可见光无线通信技术来实现无线联网。也就是说，无线通信技术（Wi-Fi）和可见光无线通信技术（Li-Fi）相互配合、互为补充才是理想模式。当可见光信号被阻断的时候，你的通信终端设备能够快速转接到无线通信信号，接入互联网。

每一种新技术都必然经历从发明到使用并在使用中逐步成熟的过程。相信在不久的将来，可见光无线通信技术肯定会将无线数据传输变得更加方便、安全和高效。