“和WIFI（无线保真）不同，我们可以实现有光的地方就有无线网络。”近日，在英国爱丁堡大学任教的德国物理学家哈拉尔德·哈斯在一场报告中展示了让人料想不到的新奇技术：开一盏LED灯，就可以通过灯光传递网络信号，其传输速率甚至远超目前通用的WIFI技术。
此前，复旦大学研究团队也宣布，成功实现屋内可见光传输网络信号，并创下灯光上网速度的世界纪录。这种被哈拉尔德·哈斯称为“LI-FI”（光线保真）的技术，一时成为各国科学家追逐的热点。
可以肯定的是，灯将不再仅仅是照明工具。随灯光扑面而至的，还有你的电子邮件、当日的重大新闻、刚刚更新的视频节目，以及互联网上的一切。
用光的明暗代替“1”“0”信号
“灯光上网听上去十分神奇，但是这一技术的基本原理阐释起来并不复杂。”省科学院应用数学研究所研究员成彬说，“数字传输中，最基本的信号就是‘1’和‘0’，如果我们将灯光打开的‘明亮’状态设定为‘1’，灯光关闭的‘黑暗’状态设定为‘0’，那么通过灯光的开开合合，就可以实现数字信号的传输。”
“显而易见，遵循这一技术思路，必须要找到可以耐得住成千上万直至更高频次开关而不被损坏的灯光设备。”成彬表示，“传统的白炽灯以及日光灯最忌讳的就是反复开关，这会大大缩短其使用寿命。但对于发光二极管——LED来说，连续开关几乎不影响使用。”
“更为重要的是，白炽灯的响应时间为毫秒级，而LED灯的响应时间为纳秒级。”成彬说，这表示LED可以实现超高频率的开合，这为实现以灯光为介质的高速无线网络奠定了技术基础。“这一闪光频率也远远超越了人眼所能识别的极限，所以大家大可不必认为通过灯光闪烁来传递网络信号会‘闪坏眼’。”
哈拉尔德·哈斯在实验中验证：LED可以以人眼觉察不到的速度高速闪烁，并快速传输二进制编码。只要把一个微小的芯片插入每一个潜在的照明设备中，这些照明设备就能成为高速数据传输的潜在载体。2011年哈斯把这种用可见光无线传输信息的方式称之为“LI-FI”，这被《时代》周刊评为最伟大的50个发明之一。
“植入LED的微小芯片的基本功能就是将网络二进制编码转化为开关信号，高速度控制LED的亮与灭。”成彬介绍，这是实现灯光传播网络信号的第一步。“要让电脑等网络终端识别接收这种信号，还要在网络终端中安装以光敏传感器为核心部件的接收装置，类似于在目前WIFI网络中必备的无线网卡。”
灯光上网的实际效果如何？复旦大学计算机科学技术学院此前宣布，他们自主研发的光线上网技术在实验室成功实现。研究人员将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可上网，最高速率可达3.25G，平均上网速率达到150M，这一速度已经超过WIFI，堪称世界最快的灯光上网。
乘飞机实现高速上网兼顾飞行安全
互联网时代，一项新技术无论听上去多神奇，但若找不到卖点，不被市场接纳，就难免“死在沙滩上”。
灯光上网未来的应用市场有多大？
“灯光上网是解决信息通信‘最后一公里’问题的良好方案。”成彬认为，目前信息通信在从高速通信干网接入终端用户时遇到困境——为了提高宽带服务最后一小段路径的网速，往往要花费高昂的成本。“虽然一些新建小区普遍实现了光纤入户，但在城市中，老一点的小区高速网络入户实现起来较为困难，重新布网成本很高，而建设灯光高速网络则是便捷和廉价的好办法。因为不论是小区的路灯，还是每一家的照明灯，都能发送无线上网信号。”值得一提的是，现在很多小区光纤宽带的速度也未超过10M，而LED灯光上网可以轻松实现超越80M的传输速度，而且造价低廉。
“现在大家搭乘飞机时，都会在起飞前自觉关闭手机等有网络功能的数字设备，以免在飞行途中对飞机通信产生不良干扰。但有了灯光上网这种新技术，将不必再为此担心。在保障乘客高空高速上网的同时，可兼顾飞行安全不受任何影响。”成彬对这一技术在飞机上的应用十分看好，“打开座位上面的小灯，就可以高速接入网络。而可见光这种传输介质和无线通信用的电磁波完全不会交叉，从技术原理上杜绝了信号干扰的可能。”
“矿井下上网听上去难以实现，有线网络布线十分困难，以往的WIFI无线网络由于可能产生静电效应危及井下安全也难以采用。灯光上网就可以解决这一特殊场地的上网问题。”据介绍，国内已有企业根据这一技术制造出矿井通讯系统：矿工们用头盔上的LED照明灯就可以传递网络信息，矿工手里的通讯设备就可以随时联网使用。矿井下隧道两侧的照明灯还能接入网络，及时将矿下数据与地面进行传输，从而使矿井更加智能。
“二维码是现在被普遍接受的以图形为介质快速进入网络入口的接入方式，可以想象一下，如果商店灯光招牌安装了芯片，手机扫描这些招牌就可以识别出有关网络信息，这将实现替代目前二维码的‘光码’新应用。”成彬还设想，水下环境的上网问题、保密区域内的无线上网问题……解决这些问题，灯光上网技术都有用武之地。
不会全面替代现有WIFI无线网络
不受无线电波干扰、资源多、安全、节能环保、没有辐射、价格合理……“灯光上网有多个天然优势，不过，它的局限性也十分明显。”成彬表示，普通可见光容易衰减，容易被遮挡等问题都是灯光上网难以避开的“瓶颈”。
哈拉尔德·哈斯近日的一次公开实验也显示了灯光上网的特点：如果光源被挡住，电脑无法上网；如果光线变弱，电脑仍可上网，但数据传输速率变慢。哈斯说，这是因为接收设备对光线强度非常敏感。
复杂的室内布置、物体的频繁移动、甚至是严重的雾霾污染，都有可能让灯光上网的速度和效果大打折扣。
“必须要强调的一点是，再好的技术也不是‘万金油’，灯光上网肯定不会全面替代现有WIFI无线网络，而是现有网络传输技术的有益补充。”成彬认为，网络必将走向高速连接、全面覆盖的时代，“只有多技术集成互补才能打造网络未来。”
“灯光上网和电力线上网理论上可以完美衔接。”成彬表示，电力线上网技术已经被探索多年，依靠现有的电力线网络就能传输网络信号是这一技术的突出特点，这意味着只要有电的地方，就不用再耗费巨资重新布置网络线缆。“然而，这一技术的瓶颈就在于终端接入不便。如果两个技术配套使用，可让现有网络布局更为简洁高效。”
灯光上网甚至还能和现有的光伏技术有机结合。在灯光上网技术的基础上，爱丁堡大学研究人员还开发出太阳能支持的无线上网技术。哈斯说，太阳能电池“LI-FI”接收设备的数据传输速率可达到7M，相当于目前无线上网的数据传输速率。这种太阳能板既可以为光信号接收设备提供能源，还能检测网络信号，从而可以传输数据。哈斯认为，在偏远地区、没有网络基础设施的地区以及紧急情况下实现无线通信，太阳能支持的光照上网技术可以使无线联网变为可能。
“灯光上网正如一盏明灯，有望照亮以往网络信号难以覆盖的死角盲区。”成彬认为，这将粉碎现有互联网边界，有助于催生一个无所不在的未来网络。
此前，复旦大学研究团队也宣布，成功实现屋内可见光传输网络信号，并创下灯光上网速度的世界纪录。这种被哈拉尔德·哈斯称为“LI-FI”（光线保真）的技术，一时成为各国科学家追逐的热点。
可以肯定的是，灯将不再仅仅是照明工具。随灯光扑面而至的，还有你的电子邮件、当日的重大新闻、刚刚更新的视频节目，以及互联网上的一切。
用光的明暗代替“1”“0”信号
“灯光上网听上去十分神奇，但是这一技术的基本原理阐释起来并不复杂。”省科学院应用数学研究所研究员成彬说，“数字传输中，最基本的信号就是‘1’和‘0’，如果我们将灯光打开的‘明亮’状态设定为‘1’，灯光关闭的‘黑暗’状态设定为‘0’，那么通过灯光的开开合合，就可以实现数字信号的传输。”
“显而易见，遵循这一技术思路，必须要找到可以耐得住成千上万直至更高频次开关而不被损坏的灯光设备。”成彬表示，“传统的白炽灯以及日光灯最忌讳的就是反复开关，这会大大缩短其使用寿命。但对于发光二极管——LED来说，连续开关几乎不影响使用。”
“更为重要的是，白炽灯的响应时间为毫秒级，而LED灯的响应时间为纳秒级。”成彬说，这表示LED可以实现超高频率的开合，这为实现以灯光为介质的高速无线网络奠定了技术基础。“这一闪光频率也远远超越了人眼所能识别的极限，所以大家大可不必认为通过灯光闪烁来传递网络信号会‘闪坏眼’。”
哈拉尔德·哈斯在实验中验证：LED可以以人眼觉察不到的速度高速闪烁，并快速传输二进制编码。只要把一个微小的芯片插入每一个潜在的照明设备中，这些照明设备就能成为高速数据传输的潜在载体。2011年哈斯把这种用可见光无线传输信息的方式称之为“LI-FI”，这被《时代》周刊评为最伟大的50个发明之一。
“植入LED的微小芯片的基本功能就是将网络二进制编码转化为开关信号，高速度控制LED的亮与灭。”成彬介绍，这是实现灯光传播网络信号的第一步。“要让电脑等网络终端识别接收这种信号，还要在网络终端中安装以光敏传感器为核心部件的接收装置，类似于在目前WIFI网络中必备的无线网卡。”
灯光上网的实际效果如何？复旦大学计算机科学技术学院此前宣布，他们自主研发的光线上网技术在实验室成功实现。研究人员将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可上网，最高速率可达3.25G，平均上网速率达到150M，这一速度已经超过WIFI，堪称世界最快的灯光上网。
乘飞机实现高速上网兼顾飞行安全
互联网时代，一项新技术无论听上去多神奇，但若找不到卖点，不被市场接纳，就难免“死在沙滩上”。
灯光上网未来的应用市场有多大？
“灯光上网是解决信息通信‘最后一公里’问题的良好方案。”成彬认为，目前信息通信在从高速通信干网接入终端用户时遇到困境——为了提高宽带服务最后一小段路径的网速，往往要花费高昂的成本。“虽然一些新建小区普遍实现了光纤入户，但在城市中，老一点的小区高速网络入户实现起来较为困难，重新布网成本很高，而建设灯光高速网络则是便捷和廉价的好办法。因为不论是小区的路灯，还是每一家的照明灯，都能发送无线上网信号。”值得一提的是，现在很多小区光纤宽带的速度也未超过10M，而LED灯光上网可以轻松实现超越80M的传输速度，而且造价低廉。
“现在大家搭乘飞机时，都会在起飞前自觉关闭手机等有网络功能的数字设备，以免在飞行途中对飞机通信产生不良干扰。但有了灯光上网这种新技术，将不必再为此担心。在保障乘客高空高速上网的同时，可兼顾飞行安全不受任何影响。”成彬对这一技术在飞机上的应用十分看好，“打开座位上面的小灯，就可以高速接入网络。而可见光这种传输介质和无线通信用的电磁波完全不会交叉，从技术原理上杜绝了信号干扰的可能。”
“矿井下上网听上去难以实现，有线网络布线十分困难，以往的WIFI无线网络由于可能产生静电效应危及井下安全也难以采用。灯光上网就可以解决这一特殊场地的上网问题。”据介绍，国内已有企业根据这一技术制造出矿井通讯系统：矿工们用头盔上的LED照明灯就可以传递网络信息，矿工手里的通讯设备就可以随时联网使用。矿井下隧道两侧的照明灯还能接入网络，及时将矿下数据与地面进行传输，从而使矿井更加智能。
“二维码是现在被普遍接受的以图形为介质快速进入网络入口的接入方式，可以想象一下，如果商店灯光招牌安装了芯片，手机扫描这些招牌就可以识别出有关网络信息，这将实现替代目前二维码的‘光码’新应用。”成彬还设想，水下环境的上网问题、保密区域内的无线上网问题……解决这些问题，灯光上网技术都有用武之地。
不会全面替代现有WIFI无线网络
不受无线电波干扰、资源多、安全、节能环保、没有辐射、价格合理……“灯光上网有多个天然优势，不过，它的局限性也十分明显。”成彬表示，普通可见光容易衰减，容易被遮挡等问题都是灯光上网难以避开的“瓶颈”。
哈拉尔德·哈斯近日的一次公开实验也显示了灯光上网的特点：如果光源被挡住，电脑无法上网；如果光线变弱，电脑仍可上网，但数据传输速率变慢。哈斯说，这是因为接收设备对光线强度非常敏感。
复杂的室内布置、物体的频繁移动、甚至是严重的雾霾污染，都有可能让灯光上网的速度和效果大打折扣。
“必须要强调的一点是，再好的技术也不是‘万金油’，灯光上网肯定不会全面替代现有WIFI无线网络，而是现有网络传输技术的有益补充。”成彬认为，网络必将走向高速连接、全面覆盖的时代，“只有多技术集成互补才能打造网络未来。”
“灯光上网和电力线上网理论上可以完美衔接。”成彬表示，电力线上网技术已经被探索多年，依靠现有的电力线网络就能传输网络信号是这一技术的突出特点，这意味着只要有电的地方，就不用再耗费巨资重新布置网络线缆。“然而，这一技术的瓶颈就在于终端接入不便。如果两个技术配套使用，可让现有网络布局更为简洁高效。”
灯光上网甚至还能和现有的光伏技术有机结合。在灯光上网技术的基础上，爱丁堡大学研究人员还开发出太阳能支持的无线上网技术。哈斯说，太阳能电池“LI-FI”接收设备的数据传输速率可达到7M，相当于目前无线上网的数据传输速率。这种太阳能板既可以为光信号接收设备提供能源，还能检测网络信号，从而可以传输数据。哈斯认为，在偏远地区、没有网络基础设施的地区以及紧急情况下实现无线通信，太阳能支持的光照上网技术可以使无线联网变为可能。
“灯光上网正如一盏明灯，有望照亮以往网络信号难以覆盖的死角盲区。”成彬认为，这将粉碎现有互联网边界，有助于催生一个无所不在的未来网络。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201405/26/53259.html
