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科学松鼠会

让我们剥开科学的坚果

 
 
 

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什么是科学松鼠会? 我们认为,对于部分人来说,科学就像一枚枚难以开启的坚果,虽味美却不易入口。 我们希望自己能够像松鼠一样,打开科学的坚硬外壳,将有营养的果仁剥出来,让人们能够领略到科学的美妙。 我们试图让科学传播并且流行起来。

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那盏灯不仅能上网,还能说话  

2013-12-27 16:57:12|  分类: 默认分类 |  标签: |举报 |字号 订阅

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本文作者:奥卡姆剃刀

QQ20131227-1@2x如果把可见光通信技术仅仅变成一个“灯下可以上网”的技术,就把它看小了,这个技术真正伟大的意义在于让每一盏灯都能说话。

凡有灯光处,即有互联网的设想,可能离我们正越来越近,前段时间有媒体报道,复旦大学研制的技术,可能将会替代wifi支持电脑和手机上网。

媒体报道将这个技术称为“lifi”,“研究人员将网络信号接入一盏1W的LED灯珠,灯光下4台电脑即可上网,平均上网速率达150M。”LED白光灯除了照明外还可替代wifi支持上网,一举两得,而且这种照明光使得对wifi信号辐射有恐惧心理的人们更放心了,自然会得到网友的关注和期盼。

Lifi这个名字更容易令公众理解,但在通信专业中它的标准称谓却是可见光通信(Visible Light Communication),简称VLC。这种可见光通信技术其实早已有了,但由于传输距离近、信号易被阻挡、通信速率低等劣势而没有发展起来,随着光信号处理技术的快速进步,可见光通信技术有了突破,自2006年以来逐渐成为了通信研究的热点,复旦大学的研究并不是首创,只是这项技术的一个阶段性成果。

这项技术的原理非常简单,它通过光的强度来携带信息的,光亮代表1,光灭代表0,亮灭的组合就携带了信息。不必担心灯光的亮灭会闪坏了眼,亮灭的节奏极快,肉眼根本就察觉不了,我们仍然可以在柔和稳定的照明光下读书、打毛衣或者看电视。

不过使用LED灯的lifi或者说VLC,仍然难以取代家用无线路由器,现在家用无线路由器使用的是wifi技术,wifi信号不仅可以绕射,而且还可以透射,信号可以穿过墙壁,并在墙壁背面继续形成电波波束。

把无线路由器放在书房,即使房门都紧闭着,卧室里也可以上网。可见光的频率远远高于wifi信号,其传播的直线性很强,基本没有绕射能力和透射能力,稍有阻挡就会导致通信中断,与wifi相比这是很明显的劣势。

可见光通信技术还有一个弊端,那就是用于发射的LED往往以阵列的方式存在,在现有的技术条件下发射端还比较庞大,无法像wifi那样内置到手机里,因此当前的可见光通信更多地用于接收庞大发射装置的下行信号,却不能上传信息。

很难想象坐在灯下只看微博却无法评论转发的手机用户有多么着急,当然这可以通过技术进步解决,不过即使手机可以内置可用于高速通信的LED灯,它发光的强度能否满足通信要求?其光亮是否会令用户反感?是不是会加速手机电池的枯竭?这些都未可知。

考虑到技术发展趋势和产品的实用性,可见光通信不大会替代wifi而在家庭中得到广泛应用,但这并不是说这种技术没有实用价值。这种技术在广播式的公共通信中有着令人兴奋的应用前景。例如LED交通信号灯,当前只是通过颜色给我们传达“红灯停、绿灯行、黄灯来提醒”的简单信息。将来,可以基于LED信号灯,运用可见光通信技术,通过肉眼分辨不出的高速亮灭切换来广播内容丰富的交通信息,由车载机接收下来通知给司机,例如LED信号灯告诉司机前方直行下个路口有拥堵现象,建议右转走另外的道路。

现在的司机可以通过打双闪、切换远近灯光,或者其他的灯光组合来与其它司机进行交流,但能交流的信息实在太少了,但是把光通信技术应用到汽车通信中,前车的尾灯与后车的前灯就可以进行高速通信了,可交互的信息就丰富得多了。

你开车时对着话筒说一句“后面的,离我远点吧,我是新手很紧张,刚才我刹车猛了点,不好意思啊~”,你车的尾灯就会把这段话传给后车的前灯,后车的司机就听到了你给他说的话,如果你愿意的话,甚至传视频也是可以的,开一辆玛莎拉蒂或者兰博基尼,也许能收到很多“土豪我们做朋友”的表白。

在陌生的街道想加油、找宾馆、报警,打开手机的“可见光通信”应用,就会收到旁边路灯的信息,告诉你现在处于哪里,以及你可能需要的一切信息。可见光通信在商业上也会有广泛的应用,霓虹灯不再是单纯的炫目,而可能是促销打折的信息,手机可以接收到灯光中蕴含的该店铺丰富的广告信息。

当我们还是孩子的时候,仰望星空会觉得星星的一闪一闪,非常神秘,随着科技发展,每一盏深夜亮起的灯,都可能对我们传情达意,为我们保驾护航。VLC技术还远未成熟,现在的进展正意味着核心技术已经有了突破,这是一项颠覆性的通信技术,在它大规模推广之后,城市将会真正变成一座智能之城。

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此文已发表于《博客天下》第141期

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