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号称“比WiFi快100倍”的这项连接技术,到底是真的黑科技还是点歪了科技树?ag环亚娱乐

来源:http://teplogrx.cn 责任编辑:ag88环亚娱乐 2019-04-17 16:13

[导读]随着5G的身影出现在地平线上,“万物互联”的世界即将到来。5G可以完成物联网的大部分工作,但是仍有小部分——比如家庭等小空间的室内场景——依靠固定宽带基础上的连接技术比较好。

号称“比WiFi快100倍”的这项连接技术,到底是真的黑科技还是点歪了科技树?ag环亚娱乐

在消费物联网的技术标准上,近年来有2大技术最为火热,分别是WiFi和ZigBee,还有蓝牙可作为补充技术。大体而言,WiFi适用于内容-分发;ZigBee适用于智能家居的Sentroller网络;蓝牙则适用于连接个人局域网络以及可穿戴式设备。从过去几年的发展路径看,未来的物联网领域可能就是这3种技术三分天下。

不过,近期的一则新闻掀起了新波澜。

PureLiFi CEO班纳姆(Alistair Banham)在今年的MWC上透露,LiFi技术已经到了大规模部署的时候。在去年的同场展会上,他们第1次展示通过插入式Lifi模块为智能手机提供网络连接的案例,到了今年,“我们的数据吞吐量从43MB/s(约5Mbps)提高到了1Gbps,我们的光学组件也大大减少了,而且这是在现场充满电磁干扰的环境下。”

他说:“我们现在有了合适的组件、合适的规模和合适的成本,可以与大型原始设备制造商就LiFi在其路线图上的整合进行讨论……LiFi的市场正在成型。”

那么问题来了——

什么是LiFi?

根据维基百科的定义,LiFi即是light fidelity的简写,也就是“光保真”技术,这是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术。2011年,英国爱丁堡大学电子通信学院移动通信系主席、德国物理学家哈斯(HaraldHass)教授首次在全球TED大会上提出了这一技术的概念。

目前的室内传输主要依靠WiFi,但是WiFi利用的是射频信号,在整个电磁频谱中仅占很小的一部分,随着用户对无线互联网需求的增长,可用的射频频谱正越来越少。在一些人多的场景,网速会飞速下降。根据思科的数据,每年通过移动设备发送的信息量都在翻番,很快频谱资源就会不够用,人们急需补充技术甚至是替代品。

在哈斯的设想中,可见光是传统无线电波的天然替代品。

这项技术的原理是用LED灯原本就具有的高速闪烁特性进行数据编码,发射光脉冲。根据不同速率在光中编码信息完全可行,例如,用LED的开表示1,关表示0,通过快速开关就能传输信息。由于LED的发光强度,以及闪烁频率达到每秒数百万次,人眼不会注意到光的快速变化。

然后,光被光敏探测器接收,并以电子形式解调,再将其转换回数据流,使其可用于视频、音频和其他网络任务。

哈斯表示:“这就像通过火炬发送摩尔斯电码,但速度更快,并使用了计算机能理解的字母表。”

这样,无需大规模重新铺设基础设施,只要为世界上已经存在数百亿个灯泡装上芯片,就能创造一个覆盖全球的网络。简单来说,只要头顶上有灯光,理论上无论是传输数据信息、上网,还是进行语音、视频通话,亦或是调节物联网设备的开关。

总体来看,这项技术属于“可见光通信(VLC)”的一种。最早进入这个领域的是日本。早在2000年左右,日本名校庆应大学和索尼合作,率先开启了对无线LED可见光高速传输的研究,庆应大学团队很快完成了初期的基础理论研究,让VLC进入了商用和民用化阶段。

日本先是在2008年,于九十九里海滩进行了利用灯塔LED作为VLC试验,通讯距离为2千米,最大通讯速率约为1kbps,还很慢。1年后,日本展出了应用VLC技术的数字广告牌,该广告牌利用其背光LED传输数据,使用者可以根据需要下载信息。2010年,日本以图像传感器为接收机、以LED交通灯为发射机的通讯试验取得成果,在通讯距离300米的情况下,传输速率可达4800kbps。

同一时期,欧盟也在2008年开始了对相关技术的研究,集结了法国、德国、意大利等21个国家开展了“OMEGA项目”,主要针对超高速家庭接入网进行研究,VLC是其中焦点;同年,美国自然基金会资助开展了“智能照明”项目,主要进行VLC研究。

近年来,我国后来居上,根据2015年的相关报道,我国“可见光通信系统关键技术研究”取得了重大突破,实时通信速率已经可以达到50Gbps。

LiFi和WiFi

目前,LiFi相较WiFi,在频谱资源、传输速度、便利性、安全性以及对人体的影响上都有优势。

频谱资源

LiFi利用的是可见光波,因此整个可见光谱都是LiFi可利用的频谱范围,范围达999310000MHz;对应地,WiFi能使用的频谱只有655MHz。这意味着,在Li-Fi网络里,单个数据信道的带宽可以做得很大,也可以容纳更多的信道做并行传输,从而让整个传输速度大幅提升。

传输速率

根据802.11ac协议,在80MHz频道上,WiFi的最高传输速率可以达到1.3Gbps,而在最新的WiFi 6协议中,在5GHz频段上,理论上可以实现10Gbps的传输速度;而在LiFi这边,通过红外线传输的速率仅为1kbps,但通过可将频段,传输速率可达1Gbps,且理论上最大速率可达224Gbps。这就是媒体宣传“比WiFi快100倍”的由来。

安全性

WiFi的传输主要是利用无线电波传输,无线电有一个频率,这个频率是可以破解的。但是LiFi是利用可见光进行信息传输,光的成分复杂,具有波粒二象性。简单来说,就是用光传播的LiFi更加安全。可以避免建筑外的WiFi盗用,室内的信息不会泄露到室外。

因为LiFi的这一优势,法国一些核电站和工业基地已经被LiFi技术吸引。目前法国在核电站里禁止使用WiFi,即使是在法国电力集团公司办公楼内部和发电站里也很少使用WiFi,就是为了怕被黑客入侵。

便利性

不依靠无线电波,不会产生电磁干扰。因此,想在飞机上连接互联网就不必屏蔽电子设备了,这可谓是一个重大利好消息。此外,前面提到,LiFi技术的原理与摩尔斯电码相似,在偏远地区能比WiFi更方便地连接。因此LiFi能应用到一些意想不到的地方,譬如煤矿,煤矿工人可以利用Lifi使用地理定位系统、打电话或者上网。

人体安全

对于电磁波过敏症患者而言,LiFi可谓是福音,因为它不会产生电磁波影响,可以应用于医疗界。美国华盛顿州西部350公里有一个小城镇完全没有电磁波,是电磁波过敏症患者的天然避风港,目前也正在考虑应用LiFi技术。

遗憾的是,具备了如此多的优点,LiFi目前仍旧无法取代WiFi的地位,因为其缺点过于明显,且短时间内很难克服。

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