当互联网速度赶上光速
专栏
忘了WiFi吧。在未来的几年，也许我们会看到新的无线局域网产品，它使用的将不再是不可见的电磁波，而是肉眼可见的光。“只要光能够照到的地方就能上网”的宣言，听起来好得有点不真实，但是现在看起来，还是很有希望的。
光信号介入互联网
实际上，用光来传输信息的技术已经有了很悠久的历史，如果从烽火台开始算起的话。最近的数十年中，LD、CD到DVD和蓝光，从名字上就可以看到它们和激光的紧密联系，而光纤更是早已蔓延到了我们生活的每个角落。去年高锟博士分享了诺贝尔物理学奖的新闻，更是让人们对光纤的了解更加深入；这些细细的玻璃纤维，已经以其高性能和不太高的成本成为了我们这个庞大互联网络的基本骨架。研究者们还在进一步扩展光纤的可能性——比方说，最近乔治亚理工大学就开发出了新的路由器，直接使用光信号传递而不经过光电转换，让路由器的带宽可以扩展到惊人的2Tbps。
虽然光纤的带宽够大，但是并不适用于局域网——特别是那些连接了笔记本的局域网。双绞线和光纤太麻烦，无线局域网速度未必够快，而安全性也在面临越来越多的考验。无线、安全、速度快而又成本低的局域网方案可能是什么呢？现在已经有了一些方案。有一种技术，它的信号可以被墙和窗帘挡住，而在任何光线直射的地方都可以传输——西门子的工程师们，在最近将这种技术扩展到了500Mbps的惊人带宽。这就是可见光通信。
“古老”的光通信技术
早在互联网还只是婴儿的上世纪70年代后期，人们就已经开始研究室内光通信技术了。IBM苏黎世实验室建立了第一个能够工作的系统，但是这项技术在很长时间内一直停滞不前。现在人们又重新发现了这种技术，并且开始认真对待。这种例子在技术史上很常见——比方说，在沉寂了一百年后，谁还记得3D电影和普通电影差不多是同时发明的呢。
和电影类似，可见光通信将信息编码成光信号，以激光或者普通光线的方式传递，然后被接收器接收。只不过这些信号并非人眼能够直接识别的，它更像是小时候玩的手电筒莫尔斯码游戏或者镜子反射的小把戏——用亮和暗来分别代表开和关。
对一个使用白炽灯的手电筒来说，从打开开关到灯泡全亮，之间需要一点点时间，从灯泡全亮到熄灭也是这样。如果我们将全亮设定为1而将熄灭设定为0，那么灯泡从暗到亮的响应时间越短，就意味着我们发送一bit的时间越短。我们在一秒钟内让灯泡亮四次和熄灭四次，就可以输出一个字节：10101010。
一秒钟一个字节实在是效率太低，而且这样玩手电筒的话会被父母骂的。有人真的做出了使用白炽灯来传递信号的系统，在电路系统的控制下，它的带宽可以达到Kbps级，但是没办法更高。白炽灯由发热而发光的原理决定了它的响应时间太长，没法满足我们的需求。如果要更快的速度，我们需要响应时间更短的光源，它们将会迅速地闪动，快到肉眼无法分辨的程度，例如每秒钟点亮和熄灭数百万次或者更多。在我们眼中，它看起来就像是一直发光一样。
能够达到这样的要求的光源，只有LED能够胜任。虽然LED现在因为成本太高而没办法大规模进入照明市场，但是它已经在过去的几十年间成为了我们家庭里随处可见的小东西。任何看起来像是小灯泡的东西，那些在显示器、音箱、手机和电源插座上闪亮的东西，都是LED——发光二极管。
未来最热门的技术
从1962年美国通用电气公司的尼克·何伦亚克发明了世界上第一只发出可见光的LED开始，这种汉堡结构的小小光源展现出了各种可能性。当时的LED只能发出红光，绿光和蓝光LED发明的时间更晚，白光LED更是直到1998年才出现在世界上。现在我们已经有了所有颜色的LED，它省电、不发热，而且寿命长得令人吃惊。在光通信时我们并不看重它的这些特点，而是关注它的另一种优势：响应时间。现在，人们已经可以制造出响应时间在纳秒级的LED，也就是说它们变亮或者变暗都可以在十亿分之几秒内完成。有了这样快的开关，数据通讯的带宽问题就已经解决了。这就是LED被用作光纤光源的原因之一。
达到光纤通信的速度，而避免光纤通信的弱点，是可见光通信技术的目标之一。使用高速频闪的、经过编码的白光LED同时进行照明和通信，由光电设备再将光转成电流信号——在本质上，光纤通信和可见光通信并没有太大的不同之处，其重点只是在于如何保证足够的光可以被接收端捕捉，以及如何使用更好的编码方式来扩展带宽。
早在上世纪90年代，可见光通信技术的研究就已经大规模展开。日本、韩国、美国这样的国家都投入了这一领域的研究之中，英特尔、索尼、三星、三菱等公司也在积极研发新的方案。西门子宣布的这种新技术是目前速度最快的——足足是此前纪录的两倍半，并且可以在五米之内保证这样的速度。当然，随着距离的拉长，带宽会有下降，但是也可以保证在100Mbps的水平上。医院这样的地方可能会欢迎这样的技术，因为不少医疗设备都会对电磁波敏感，而可见光则不会有问题。其他对安全性要求突出的场合也会是这种技术的受益者：想要保证安全吗？拉上窗帘就好。
虽然现在来看这种技术有点屠龙之术的味道，但是它毕竟是个实验室产品。也许当它真的上市时，看起来就会变成那种我们想要的东西了。