【江淮晨报】徐正元：灯光上网技术将让LED灯光“照亮”网络盲区

  日前，中国城市竞争力研究会发布2014中国城市竞争力排行榜，合肥不仅成功跻身全国城市综合竞争力前30强，还一举摘得“中国十佳和谐发展城市”榜首和“中国十大创新城市”第三名。“大湖名城、创新高地”得到了进一步的诠释与证明。今天，我们再次找寻合肥的“科技牛人”，跟随他们掌心紧握的钥匙，一起抵达未来。

  开灯，上网有光的地方就有网徐正元：灯光上网技术，将让LED灯光“照亮”网络盲区

  徐正元 国家“中科院人才计划”特聘专家，国家重点基础研究发展计划（973计划）项目首席科学家。中科院无线光电通信重点实验室主任，中国科学技术大学信息科学技术学院副院长、博士生导师，中国科学技术大学无线光通信与网络研究中心主任。

  无需WiFi，只要有LED灯光的地方，就可以上网。“‘灯光上网’技术，是光通信（LiFi）的一种，是利用可见光来传输数据。”中科大信息科学技术学院教授、国家973计划“宽光谱信号无线传输理论与方法研究”项目首席科学家徐正元近年来正致力于这项研究。他告诉江淮晨报、江淮网记者，隧道、矿井等信号“盲区”或薄弱地带，未来都可能是无线光通信的“用武之地”。

  徐正元对科学的兴趣，“萌芽”自中学时代，那时候，家里大大小小的电器都会让他觉得兴奋和好奇。

  在清华大学无线电电子学系读本科的时候，他开始有机会进入实验室，将这种最原始的兴趣，变成一种真正的爱好。

  在清华大学完成研究生课程后，徐正元没有继续学业，而是选择来到清华的校办企业——清华大学科技开发总公司，这就是清华紫光的前身。“当时的想法，是把老师们的研究成果能做一些应用转化。”

  徐正元说，在那个手机只能打电话、发短信的年代，自己关心的是如何为手机通信提高传输速率、传输质量。

  “那时候我们对移动通信的概念也很朦胧，更没办法预测到现在一部小小的手机竟然能有这么多业务。”

  1999年完成博士学业后，徐正元来到加州大学河滨分校，从助理教授的身份起，真正开始执教生涯。

  2006年在斯坦福大学做访问学者的经历，对徐正元来说是一个转折点。“美国的教师有一个带薪假，我就利用这一段时间去学习更为先进的管理模式，共同探索通信新技术。”徐正元说，正是这一段时间里，他开始研究更大范围的无线通信，包括短距离超宽带通信、光通信等其他通信方式。

  可见光通信是一项新兴的基于白光LED的无线光通信技术，能够同时实现绿色照明和通信的双重功能，是近几年无线光通信中最热门的研究方向之一。简单来说，是利用闪烁的灯光，实现网络信号的传输。

  “传统的WiFi上网，利用的是无线电波。而无线光通信，可利用红外光、可见光或紫外光，无需电缆来实现通信。”徐正元介绍，灯光上网用的就是可见光。

  “LED灯光会有强弱变化，这是肉眼所看不出来的，但这恰好是灯光上网的关键。在灯光闪烁变化之时，二进制的数据快速编码成灯光信号，有效地传递出去。”徐正元说，“LED灯泡稍稍修改，增加一个微电子芯片，就能控制LED灯每秒数百万次的闪烁，灯泡就变成一个无线网络发射器，源源不断地发射出‘LiFi’信号。”

  徐正元表示，不论是从传输速度还是实用性来说，无线光通信的未来是值得期待的。“灯光上网，在可见光波段的范围内，有望达到每秒千兆比特的速率。”

  “灯光无处不在，不需要太多的设备投入，就可以让灯光成为通信设施。”徐正元说，偏远的山区或农村，如果直接拉网线进去，可能成本很高，但有灯泡就能上网，就会方便很多。

  LED可见光通信具有发射功率高、不占用无线电频谱、不受电磁干扰困扰、无电磁辐射、私密安全、节约能源等优点。WiFi发出的信号，通过无线电波方式传输，可以穿墙而过，但其传输的过程中容易被损耗，这个缺点在无线光通信中则不会存在。

  在带宽和速度上，LiFi也更具优势。“从本质上讲，无线电波和可见光，都属于电磁波。但可见光光谱比无线万倍，这在某种程度上预示着更大带宽和更高速度。”徐正元说。

  “在航空、高铁等特殊行业，以及室内可见光定位导航等低速应用领域，这一新技术优势显著，可能会小范围率先应用。”徐正元表示，隧道、矿井等信号“盲区”或薄弱地带，未来都可能是无线光通信的“用武之地”。

  “LiFi不需要天线，LED灯上的芯片搭配一个发射透镜，就等同于WiFi里面的天线，照明灯遍布室内各处，同时日光灯管内可配备有几十个LED的芯片阵列，就可实现室内全覆盖了，只要有光的地方信号就到了。”徐正元说。

  徐正元说，这些年来，不论自己是什么身份，“学习”一直是工作中的主旋律。“信息领域的更新换代太快了，我上学的时候还是模拟信号时代，现在都更新好几代了。我也是在一边学一边研究，也要不断寻找一些新的方向。”徐正元说，在这一过程中，自己也在不断和企业接触，“比如与汽车厂商、照明企业、手机制造商都有一些联系，不然做出来的东西容易脱离实际需求，也是行不通的。”

  2010年，在国家“中科院人才计划”的支持下，徐正元回国，在清华大学创建了无线光信息系统实验室。“国内LED产品的广泛运用，让我觉得光通信技术未来在国内会大有可为。”

  2013年，徐正元加盟科大，并着手组建无线光通信与网络研究中心。“科大把信息学科作为重点领域发展，在招生名额、实验室队伍建设等方面都给予了很大的支持。”

  徐正元透露，目前，除了LiFi上网之外，自己还在着手其他无线光通信方面的应用。他表示，LED可见光通信还可应用于智能交通系统。“在车身装配LED灯，车与车之间、车与交通灯和路灯之间就可以在一定程度上完成人、车、路的通信。司机在驾驶过程中能获取最及时的路况交通、道路或位置信息，选择最佳驾车路线，避免碰撞，保证顺畅交通。此外，还能轻松实现车辆的身份识别，便于管理。”

  记者 于巧妮/文 苏一凡/摄 江淮晨报2015年1月9日“科技牛人”专题（整版）