Wi-Fi的“替代者”：Li-Fi技术在LED灯实现 未来用“灯泡”手机上网

    今年1月底，北京的创业者聚集地之一—位于中关村的车库咖啡，多了一个“新项目”：高通公司旗下负责联网和连接技术的子公司高通创锐讯开的一家新“咖啡馆”。

　　不过，这并不是高通要跨界做咖啡馆，也不是车库咖啡在支持竞争对手，高通创锐讯只是希望通过这一咖啡馆“样板间”，告诉人们未来的咖啡馆应该是这样的：通过自己的手机就能够调节室内的灯光、音乐，甚至让泡泡机在适当的时候运转，营造出浪漫的气氛。

　　事实上，在今年年初的CES上，高通就曾展示过这一被称为“万物互联”的概念：LED灯、水管、电视、音响、门锁等所有能想到的东西都应该互相连接，通过LED灯的不断闪烁提醒你水龙头没有关紧，或者看电视同时，告诉生病的你该吃药了。

　　这也意味着，未来，每个家庭拥有的联网终端数量将大幅提升。高通在2014年台北国际电脑展上发布的数据显示，目前每个家庭平均拥有7个联网设备，而到了2020年，这个数量将达到20个。

　　问题是，家庭中的“万物”联网，如果还需要通过无数线缆相互连接，这幅画面的未来感和酷炫程度或许就要大打折扣了—现有的Wi-Fi技术，还不能完全去掉这些线缆，特别是在视频传输这类需要高信息传输速率的情况下。

　　根据Wi-Fi目前的数据传输速率，要想通过蓝光播放器、外接显示和音响等设备，完整地看完一部4K高清立体声电影，可能仍无法摆脱丑陋的线缆。

　　“我们每天创作和使用的内容越来越丰富，例如4K视频、高清电影、音乐等等。无线通讯行业需要为未来5年增长千倍的移动数据做准备。”高通创锐讯产品管理总监Mark Grodzinsky说。而随着人们对视频和音频质量的要求越来越高，这种需求会更加迫切。

　　2014年年中，高通收购了60GHz Wi-Fi技术领导者Wilocity，意图通过60GHz这一频段提升网络容量。

　　目前Wi-Fi普遍使用的频段有两个，分别是2.4GHz和5GHz，低频率对应的带宽较小，每个频段划分出的信道也少，并且大多数更加优质的信道被电视、卫星等其他功能占用，留给Wi-Fi技术的信道数量少，质量也不算最好。

　　60GHz不一样的地方在于，它是一个还未被Wi-Fi和其他主流消费电子设备使用的频段，这个频段拥有大量的可用资源。由于它的频率相较于2.4GHz和5GHz高很多，因此信道更宽，较IEEE 802.11n（现有Wi-Fi技术的一种）的可用通道宽度提升了近50倍。这样的直接结果就是数据传输速率的大幅度提升。

　　Wi-Fi的诞生是在2000年，当时的数据传输速率仅有11米／秒。15年后的今天，普通Wi-Fi的数据传输速率理论值达到了1.3G／秒。而这种被高通创锐讯称为11ad的技术能够让这一数值增加至7G／秒，这足以让一部较大的4K电影在非常短的时间内完成设备与设备间的无线传输。

　　“打个比方，10车道高速路和单车道路相比，10车道当然可以通过更多的车辆。”Mark Grodzinsky说。

　　事实上，高速公路不仅因为路况较好使得汽车的行驶速度更快，路线的设计更加明确，点对点的模式也节省了汽车在普通公路上绕行的时间。11ad技术也有这样的优势，通过发送信号波束使信号传输具有更高的指向性，即使在密集的网络环境中也不会受到其他信号的干扰。

　　这与呈放射状向各个方向传输信号的普通Wi-Fi技术不同。使用11ad技术，你不用再参考朋友圈中提供的教程，要将路由器放在家里中间位置的桌子上，并且还需要满足周围没有书本或者其他阻挡物的条件，才能保证网速。

　　然而，这种依托60GHz频段的传播仍然存在一些问题，高频率导致它的传播范围不如Wi-Fi那么广，也没有Wi-Fi那么好的穿墙性，这让在多个房间同时使用无线网络的家庭会遇到一些困难。

　　高通创锐讯的办法是，通过使用三频Wi-Fi方案解决这个问题，也就是说与现有的Wi-Fi技术融合，在11ad覆盖不到的区域，通过“快速场景转移”（Fast Session Transfer）技术实现两个频段间的无缝转换，而不中断任何系统中正在运行的应用。

　　由微软、戴尔、三星、华为、英特尔、松下等厂商共同成立的无线千兆联盟（Wireless Gigabit Alliance，缩写为WiGig），正在着手于推动11ad技术的产业化。而今年，或将是取得很大成果的一年。

    戴尔已经推出了支持11ad技术的超极本Latitude 6430u，三星计划在今年将该技术用于移动、医疗及智能家居产品中。松下采用此技术的SD卡也预计将在今年上市，它能够使DVD影片在1分钟内实现传输，全程无需使用线缆。

　　而除了11ad技术，可见光通信技术也可能成为Wi-Fi的另一个“替代者”。

　　早在2004年，日本庆应义塾大学的一名教授就提出利用广布的LED灯泡作为基站，进行无线传输的想法。2011年，德国物理学家Harald Hass在TED Global上首次向外界展示了这个被称为Li-Fi的技术。它通过一盏LED灯泡传输高清视频信号，而当Hass用手挡住光后，正在大屏幕上播放的高清视频戛然而止。甚至在中国，复旦大学信息科学与工程学院也在进行类似技术的研发。

　　Li-Fi技术通过在LED灯上安装的微芯片来实现。微芯片控制LED灯每秒达数百万次的闪烁，灯亮或灯强代表1，灯灭或灯暗代表0。这样，二进制的数据就被编码成了灯光信号，虽然人眼无法察觉这么微弱且快速的灯光变化，但它却能够被光敏感应器感应，并通过安装在终端设备上的特制接收装置进行解码，实现信号传输。

　　有研究者表示，希望未来的25年内，人们可以实现用“灯泡”手机上网。而这种低辐射、低成本、信号传输快的技术，还可能应用于车联网领域。比如通过分布在车前后的车灯传输信号，路上行驶的车与车之间、车与信号灯之间不借助其他装置就能够进行“沟通”。

　　然而，Li-Fi技术也有弊端。由于其只有下行通道，没有上行通道，意味着其终端设备只能接收信息，无法向LED灯泡回传信息。另外，当有人经过阻挡了灯光，就会造成断网。

　　同11ad技术一样，Li-Fi目前并不能完全取代现有的无线通讯技术，而是将会在未来与Wi-Fi技术相互补充。所以，在可见的未来，家中的“万物”联网，或许将通过多种技术结合的方式实现—比如传统的Wi-Fi外，再点亮一盏灯。

责任编辑：YQL 来源： 第一财经周刊