光速Wi-Fi

使用反射红外线代替无线电波在空气中传输数据的无线网络，已经达到每秒一千兆比特的速度——这比最快的Wi-Fi网络还要快上6至14倍。这种光网络可以提供更快更安全的通信，尤其适合医院、飞机和工厂使用，在这些区域中，射频传输会干扰导航设备、医疗器械或控制系统。另一种潜在应用是用于家庭影院的无线网络;该系统每秒要传输1.6Gb的数据，从而能够在房间内传播两个独立的高清电视频道，超出所有现存的无线电系统的带宽。

亮点：这个实验系统每秒可以传输1Gb的数据。红外激光(右边的黑色设备)被用于传输数据。

宾夕法尼亚州立大学的研究生贾利尔•法德鲁拉(Jarir Fadlullah) 和该校电机工程教授兼信息通信技术研究中心主任穆赫森•凯夫拉德(Mohsen Kavehrad)，建造并测试了这个实验系统。他们的装置通过调制一束聚焦在天花板上的红外光，同时使用一种特别改装的光电探测器收集反射光，从而使数据在房间里传输。两位搭档说他们的测量结果显示，该系统能够支持的数据传输速度“远远超出”他们现在宣称的1Gb/s。

“这或许会成为下一代无线通信技术，”加州大学河滨分校的电机工程教授徐正元(Zhengyuan Daniel Xu)说。徐还是加州大学普适光通信研究中心(The Center for Ubiquitous Communication by Light，UC-Light Center)的主任，该中心是加州大学各个校区里无线光通信研究人员的协会。“光将带来比无线电射频更高的数据速率，而且无线电射频的频谱已经十分拥挤。”

光无线网络还可以比无线电网络提供更少的干扰和更高的安全性，凯夫拉德说。无线电信号可以穿透墙壁和房门，然而光不可以，使得它易于进行频率复用，并且难以拦截传输。他还指出与无线电射频不同，各类光——红外线、可见光、紫外线——的光谱区均没有受到全球管制。这使得光无线网络更易于商业化。

研究人员从70年代后期已经开始研究室内光通信，当时IBM苏黎世实验室的工程师们建立了首个工作系统。该技术停滞不前是因为当时互联网仍处于婴儿期，也不存在对无线宽带系统的需求——直到近几年它的吸引力才再度开始显现。

凯夫拉德的演示是迄今为止论证过的室内无线光网络中速度最快的，塔夫茨大学的电子与计算机工程助理教授瓦伦西亚•M•乔伊纳(Valencia M. Joyner)说。她指出他和法德鲁拉实现的传输距离，以及他们使用漫射光而不是点对点的光系统，都是非常重要的。“对室内光信号高速传输能力的论证存在着许多挑战，”她说。“他能够使用散射光演示出一个速度为1Gb/s的系统，这项成果的意义相当重大。它大大降低了收发系统的复杂性。”

凯夫拉德和法德鲁拉建造的实验系统使用低能量的红外激光，防止对眼睛或皮肤的潜在伤害。他们通过一个透镜聚焦光线，在天花板上生成一个椭圆形的光斑;然后使用一个高灵敏度的光线探测器，叫做雪崩式光敏二极管，来收集从天花板反射的光线。他们使用一个塑料的全息透镜从天花板光斑收集足够的反射光，并将它聚焦在光敏二极管的感光区域。通过使用这些透镜，凯夫拉德和法德鲁拉可以在一个面积为8m×4m的房间里传输1Gb/s的光信号。

自由空间光通信网络早已用于远距离的宽带数据传输，但是激光的高能量、对视线无阻挡的要求和接收器与发送器之间极其精确的对准要求，限制了它们的可用性。凯夫拉德和法德鲁拉选择的低能散射光方法不需要这种精确对准，更适用于室内通信。凯夫拉德说他们的系统也能使用可见光和紫外线像红外线一样工作。

诸如英特尔、InterDigital、西门子、索尼、三星、三菱和三洋等公司都在从事光无线网络的研究，凯夫拉德和徐说。其中几家公司是红外线数据协会(Infrared Data Association，IrDA)的成员，这家行业组织正在开发红外无线通信的技术标准。IrDA最近宣布了工作速度为1Gb/s的极短距离的视距红外通信链接的GigaIR标准。而为无线个人区域网络设置标准的IEEE 802.15工作组，正在创建使用可见光的无线网络的标准，法德鲁拉说。

凯夫拉德说在光无线网络成为现实之前， “必须进行大量的工程”。他和法德鲁拉在他们的实验系统中，使用的激光、发射器和接收器并非设计用于通信用途;所有这些设备必须为数据联网进行优化。然而，凯夫拉德说，如果用于室内照明的白色LED灯的开发继续保持它现在的速度，那么三年内就可能出现可用的无线光网络。“主要限制因素将是行业及其政策，以及消费者的需求，”他说。