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##灯泡上网这一科技幻想 为何没能真正“发光”？2020-07-21 11:56:120阅

##灯泡上网这一科技幻想 为何没能真正“发光”？2020-07-21 11:56:120阅
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图1/2欢迎关注“创事记”的微信订阅号：sinachuangshiji
文/鲁透社
来源：紫金山科技（ID:zijinshan2013）
2010年5月 ， 在中科院半导体所 ， 几家媒体的采访人员第一次近距离地了解了一项被视为可以对抗Wi-Fi的神秘技术——由LED灯泡带来的光无线网 ， 那也是他们第一次听说这个技术 。
当时 ， 该研究所副所长提出了一种Wi-Fi无线通信的尴尬场景：例如在一个载人数量超过500人的大型飞机内 ， 乘客们在座位上用笔记本上网、开视频会议、下载高清视频节目时 ， 单个座位需要很高的带宽才能实现 。 尽管一些航空公司已推出了Wi-Fi空中上网 ， 但速率低 ， 带宽窄 ， 价格昂贵 ， 不足以支持这些需要 ， 并且其射频信号对飞机与地面通信仍有影响 ， 而且当飞机飞行高度低于海拔3000m时 ， 空中Wi-Fi服务会自动停止 。
那么 ， 有没有一种更好的技术来解决这类问题呢？
该研究所给出的答案 ， 就是把LED灯的光 ， 变成一个无线网 ， 让机舱内无线上网的“最后一米” ， 仅仅通过座位上方的LED照明灯就可以实现 。
有灯的地方就能上网？在场的采访人员一头雾水 。
面对采访人员们的面面相觑 ， 该副所长介绍 ， 这是中科院半导体所依托中科院知识创新工程重要方向项目“半导体照明信息网（S2-link）的研究”研发的“半导体照明通信技术” ， 是一种完全避免射频接入产生电磁干扰的通信新技术 ， 于2009年1月首次实现了采用LED灯作为接入点的互联网接入 ， 随后 ， 该技术于2009年11月在上海工博会获得了展示 。
采访人员们参观之前的2010年2月 ， 该半导体所成功研制出了该半导体照明通信系统的第三代样机 ， 网络带宽达到2Mbit/s ， 5月 ， 即在上海世博会的“航空馆”和“沪上·生态家”又进行了展示 。
一时间 ， 这一新兴技术吸引了产学研界不少目光 ， 甚至被带上了“PK掉Wi-Fi”的帽子 。
十年来 ， Wi-Fi已发展到了Wi-Fi 6时代 ， 移动通信更大步迈入了5G ， 而“灯泡上网”从未被停止探究 ， 甚至在2019年底的媒体报道里 ， 还被喻为“可能是5G请来的救兵” 。
2020年5G狂奔 ， 从科研到产业 ， 留给这项技术的机会还多吗？
无线通信 ， 为何要在“光”上做文章？
在2011年英国爱丁堡大学电子通信学院移动通信系主席、德国物理学家Harald Hass一次“用LED光源担当无线传输数据”的TED演说被广泛报道后 ， 国内媒体才发现 ， 其实这个被定义为Li-Fi（light fidelity）的灯泡上网技术 ， 是从2003年开始由这位教授领衔开始研发的 。
通俗讲 ， 和无线电波一样 ， 光波也是电磁波 ， 因此在普通的LED 灯泡上加装一个微芯片后 ， 可以控制灯泡以每秒数百万次的频率闪烁 ， 亮了表示1 ， 灭了代表0 ， 二进制的数据就被快速编码成灯光信号 ， 人的肉眼并无法识别到这种高频变化 。
这些包含二进制数据的灯光信号通过特定的光敏传感器 ， 就可以传输到灯光下的手机、平板等设备上 。
那么 ， Li-Fi是如何连接外部网络的？据中科院半导体研究所解释 ， 半导体照明通信系统由接入控制器、照明LED灯和用户适配器三部分组成 ， 通常安置在LED灯上方的接入控制器通过以太网、卫星网络（例如在飞机上）等方式连接外部网络 。
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图2/2被不少媒体报道后 ， 业界纷纷探究其Li-Fi与Wi-Fi方式的具体区别 。
在技术上 ， 相对于Wi-Fi采用无线电信号进行信号传输 ， 半导体照明通信系统下行信号采用连续的可见光传送信号 ， 而上行采用猝发红外线传送数据 ， 另外 ， 在通信协议上也不尽相同 ， 半导体照明通信系统通信协议虽然在设计时部分参考了现有互联网通信协议 ， 但是在编码方式、调制方式等方面均有不同 。
简言之 ， 有2个优点但也有2个缺点 。
优点是不会像Wi-Fi一样容易收到射频接入的电磁干扰 ， 且最初研发出来的局域网传输速率比Wi-Fi更高；另外 ， Li-Fi最受关注的一大特点是安全 ， 在LED灯的光照射范围内才能通信 ， 而光线照射不到的地方没有信号 ， 所以具有高度保密性 ， 有可能在某些保密场所得到应用 。
当然 ， “无光就无网”这一保密性高的特点 ， 同样是其一大缺点 ， 不能在室外阳光下或任何不稳定的条件下使用 ， 也不能在没有LED灯泡的情况即黑暗中工作 ， 隔着墙更不能使用 。 而且 ， 就覆盖距离来说 ， Li-Fi远远小于Wi-Fi 。
在这样明显的劣势下 ， 为何科研界还早早投入了研发？早在2007年12月 ， 国际通信与电子工程师协会就成立了IEEE802.15委员会 ， 以推进近距离通信技术标准化的工作 ， 设立了可见光通信研究小组 。 并且引得日本、美国和韩国等发达国家和地区都来参与？
在科研界看来 ， 比起其缺点 ， 该技术的潜力和未来商用似乎更值得探究 ， 相比传统射频无线技术 ， LED照明通信具有更大的带宽潜力 ， 随着器件的改进 ， 未来能够达到每秒几百兆到上G的接入速度 。


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