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如果穿越（yuè）回古（gǔ）代，你最受不了的是什（shí）么（me）？想必大部分人都会说：“没有WiFi！”对于现代人来说，不能快速传（chuán）递信息的生活简直无法想象
不过，很多影视剧也告诉我们：在没有WiFi的时（shí）候（hòu），还是（shì）有很多快速（sù）传递信（xìn）息方式的，比如灯。
古装片《长（zhǎng）安十二时辰》中，长安城的望楼使用了12个方格传递信息，每个方格可以用灯点亮（liàng）或者熄灭，一共有多达212种排列组合，表示各种不（bú）同的（de）信息（xī），或者可以说传（chuán）递12个比特的（de）信（xìn）息。
而在韩国电影《寄生虫》中，因犯下命案而躲在地下（xià）室的基宇父亲，通过不断用头撞地下室的（de）墙，控制地上（shàng）客厅里一盏感应灯的闪烁，以莫尔斯码向亲人写信。每次控（kòng）制（zhì）灯亮的时间稍长一些（横表示），或者每（měi）次控（kòng）制灯亮的时间稍短一些（点表（biǎo）示），通过几个不同点或者（zhě）横组合表示（shì）不同的信息。
没有WiFi，《长安十二（èr）时辰》和（hé）《寄生虫》中展示的通信方式也足够“高（gāo）端”，只需（xū）要一盏或几盏“神灯”，不需要布设光纤，也不（bú）需要发送无线电波，人眼就直接作为天线接收信（xìn）号。
这种方法是真的靠谱么？
古人真的在用这些方法（fǎ）通信吗？
在没有手机和互（hù）联网的时候，两（liǎng）部影片中人工原始发信息的方式是不是真的可以使用呢？事（shì）实上，这（zhè）也（yě）是近年来很多研究者在尝试的“可见光通信”，也被（bèi）称为LiFi（Light Fidelity）。但是很多时候，它们并不那么靠谱，实际可（kě）行性也不高。
拿《长（zhǎng）安十二时辰》来说，根据历史记载，唐朝时并没有人真的发（fā）明（míng）或使用过这套“望楼格子（zǐ）”系（xì）统。在（zài）古代很长一段时间，真正被广泛使（shǐ）用的是（shì）野外的烽火台。
烽火台之间传递信息的时候，一般（bān）不会利用（yòng）多盏灯进行（háng）编（biān）码，而是使用烽火狼烟的浓烈程度表示（shì）不同的（de）信号（hào）。《墨子·号令篇》中记载“望见寇（kòu）举一棰，入境举二棰，押廓（kuò）举三棰，入廓举四棰，狎城举五棰（chuí）“，一棰表示一堆柴草，五棰就表示五堆柴草（cǎo）。
而烽火（huǒ）台传递信息也未必一定要用烽火。在宋（sòng）代时火药和火炮已（yǐ）经被（bèi）发明，“挂旗+放炮”这种“视听多媒体”的信息传递方式效果就更好（hǎo）。
比如贼从东面来，就挂（guà）青色旗并响一声炮；贼从南面来，就挂红色旗并响两声炮；贼从（cóng）西面来，就挂白色旗并响三声炮；贼从西面来（lái），就挂白（bái）色旗（qí）并（bìng）响三声炮；贼从北面来，就挂浅黑色旗（qí）并（bìng）响四声炮[1]。
在中国之外，近代法国（guó）也有一套单靠“眼睛看“的千里传递信息的系（xì）统。
每个”烽火（huǒ）台“上（shàng）不再（zài）使用烟火，而是架着一根巨大的（de）横梁和两个悬臂，称为Chappe Telegraph，通（tōng）过横梁和悬臂转动不同的（de）角（jiǎo）度，”摆不同的pose“来表示不同的信息，下一个架子的工作人员会像（xiàng）《寄生虫》中的基宇一样拿着望远镜观看上（shàng）一个架子的姿势，一个接一个传递，可以（yǐ）把信息从首都巴黎一路（lù）传（chuán）送到法国的边境小镇。
历史上的可见光通信存在什么问题？
望（wàng）楼格子，社长家客厅的感应灯，烽火台和法国巨型支架拥有一个共同的缺陷（xiàn）：只要距离一（yī）远或者（zhě）遇上遮挡，就啥也（yě）看（kàn）不清了（le），高倍望远镜也可能（néng）无济于事。
在几公里之外，明（míng）亮也会变得很黯淡，庞然大物也会变得模（mó）糊不清，如果再赶上雾霾天气，就（jiù）更雪上加霜了，用它们来作为远距离的通信手（shǒu）段并不是最理想的选择，现代（dài）的光纤通信和无线通信才更具优势。
其实在（zài）平时生活中，与（yǔ）《长安十二时辰（chén）》的望（wàng）楼格子最类（lèi）似的通信方式当属车票上的二维码或者手（shǒu）机App上的QR码（mǎ）了，一个格子就相当于二维（wéi）码中的一个黑色或白色方块，大多数时（shí）候手机摄像头距离二维码都很近，扫码过程也可以看作一种很短距离的可视信（xìn）息传递（dì）。
望楼格子这类（lèi）装置（zhì）另一个麻烦在于效率不高（gāo），需要人工去翻译信息，把每盏灯点亮或（huò）熄灭，另一个望楼上接（jiē）收者看到之后，还要再解码恢复成信息（xī），这（zhè）必然消耗不少时间。
传（chuán）递完一组12个方格的（de）信息，要想再传递下（xià）一组的12个比特，不得不等（děng）一等（děng）。而对于烽火台（tái），点燃几堆柴草，等（děng）待（dài）浓烟升（shēng）起，显然也不是分分钟的事情（qíng）。据记载，西汉卫青和霍（huò）去病全线出征匈奴时，简单的号令也是要花一昼夜的（de）时间才能从甘（gān）肃的烽火台接力传递到辽东的烽火台（tái）。
而用Chappe Telegraph表示一个信号显然比烧（shāo）柴草快不少，但是操纵这样巨大的机械装置，一分钟能摆上两三个pose估计已经（jīng）是上（shàng）限。所以，古代的各种可见光通信装置往往（wǎng）只（zhī）能花费比较大的代价，以比较低的效（xiào）率传递一些简（jiǎn）单信息，“难成大器”。
现代的LiFi有何突破？
不过，随着科技（jì）的发展，LiFi也（yě）许真的会走入我（wǒ）们的生活。
在21世纪，我（wǒ）们有（yǒu）了两件神器，一是LED灯作为（wéi）信号发射器（qì），可以以（yǐ）极快的频（pín）率闪动，二是光（guāng）电探测器作为信号接（jiē）收器，闪的再快的LED信（xìn）号都能接收到，外加（jiā）计算机的快速处理，它们每秒可以传（chuán）输的比特数（shù）最快已经能达到10G（1010）比特，是（shì）《长安（ān）十二时辰》和《寄生虫》中人工（gōng）操作效率的无数倍，这相当于几秒钟之内（nèi），就可以轻松把一整部电（diàn）影从一盏LED的（de）灯光之中下（xià）载到自己的手机或笔（bǐ）记本电脑里（lǐ）。
现（xiàn）代LiFi的原（yuán）理其实正是“望楼格子”、“以头亮灯”与烽火台（tái）的结合体。我们既可以让LED灯在（zài）一秒内不同时刻有时高亮度（dù），有时低亮度（dù），像望楼（lóu）格子的某一盏灯时亮时暗（àn）的方式传递（dì）信息（OOK调（diào）制），也可以像《寄生虫》里那样通（tōng）过控制LED灯长短不同的（de）高亮度脉冲（chōng）传递信息（PPM调制），还可以像（xiàng）古代烽火（huǒ）台挂不同（tóng）颜色（sè）旗那（nà）样，利用不同颜（yán）色LED灯光（意味着光的波长不同）同时传递信息（OFDM和CSK调制）。
让（ràng）我们想象一下用上LiFi的（de）场景：
在飞机上（shàng）或者会议室里，用LED灯提供上网服（fú）务自然（rán）是LiFi最直接的应用了。
利用LiFi进行室（shì）内定位。凭借GPS和手机基站（zhàn），在户外定位轻而易举，然而在大型购物中（zhōng）心之类的室内场景中，由于GPS的失灵（líng）和无线通信基站数量的有限，手机（jī）地图会经常和你一样迷路。不过有了LiFi后（hòu），我们（men）可以在室内场所密集安装一些（xiē）可以发送信号的LED灯，手机摄像头就直接可以用作（zuò）LiFi接（jiē）收（shōu）器，帮助你实现室内的定位与导（dǎo）航。
此外，LiFi可以使得汽车之间通过车灯互相传递信息，防止碰撞事故，交通灯和（hé）路灯也可以默默地向公路上的车辆传递悄悄话（huà），发送（sòng）路况信息，而水（shuǐ）下机器人之间也（yě）可以用光（guāng）线来（lái）互相交流。
LiFI的优势与面临的挑战
目前LED灯本身（shēn）已经被广泛用于室内外的照明，很多LiFi的（de）设想都是“照明+通信“两不误。传递信息并不影响LED灯本身的（de）照明功能，或者（zhě）说LiFi是（shì）一种”免（miǎn）费搭便车”的（de）设（shè）计，“反正灯也是开着的，为何不用来同时传递些信息呢？不用白不用”。
此外，与现在的WiFi相比，LiFi还代表着更高的速度与安全性。可见光波段的带（dài）宽先天就（jiù）比无线射频波（bō）段要宽，对数据传输来说，相当于一个是（shì）高速公路，一个是乡间小道（dào），LiFi理论上能达到的下载速度比WiFi和（hé）手机流量要快很多。
在安全方面，如果在房间里安装一（yī）个无线路（lù）由器（qì）或者（zhě）手机基站，与（yǔ）你一墙（甚至几墙）之隔的他人也能蹭你的网，或者利用（yòng）某些（xiē）手段获取你的个人信息。而可见光相比于无线射频（pín）信号更（gèng）加“老实”，只要门窗遮蔽得（dé）严严实实，隔壁老王就什么也接收不（bú）到，安全隐私这一项上LiFi加分。
不过可（kě）见（jiàn）光传输距（jù）离短，不容易翻墙（qiáng）越户这一点也是个双刃（rèn）剑，注定了LiFi难以完全取代WiFi，更适合作为WiFi的“互补搭档”。如上所说（shuō），古代的烽火台之类可见光通信系统难有大作为（wéi），其实也是因为这一点。
现（xiàn）在的LiFi技术设计者也都（dōu）有“自知（zhī）之明”，通（tōng）常会（huì）把一（yī）个房间这样的短距离作为LiFi主要用武之地。但（dàn）即使在室内，如果有人（rén）不小心把灯光挡住，信号也就会中断。相比之下，一个大（dà）汉站在无线（xiàn）路由器前，WiFi无线信号还是能轻而易举通过衍射和绕射避开（kāi）障碍，不受多少影（yǐng）响。
LiFi覆盖范围小的缺（quē）点还意味着要安装很多盏灯，覆盖每个角落，才能保证稳定通信。另外，LiFi还有一个不足之处（chù）在于，虽说利用（yòng）手机或电脑上的探（tàn）测器从一盏（zhǎn）LED灯（dēng）下（xià）载（zǎi）数据不难，但是反方（fāng）向的上传数据却比较难实现。
由此可见（jiàn），LiFi技术既充满诱人的前景，也（yě）面临难以回避的挑战。不过这不妨碍研究者为LiFi量体裁衣（yī）推出了（le）各种应用产品，未（wèi）来用灯光传递信息将有越来越多的机（jī）会成为日常的生活体验（yàn）。
期待（dài）在生活中与LiFi早日相见~
参考文献：
[1]https://www.takefoto.cn/viewnews-1624293.html
[2]Pathak, P.H., Feng, X., Hu, P. and Mohapatra, P., 2015. Visible light communication, networking, and sensing: A survey, potential and challenges. IEEE communications surveys & tutorials, 17(4), pp.2047-2077.
[3]Jovicic, A., Li, J. and Richardson, T., 2013. Visible light communication: opportunities, challenges and the path to market. IEEE Communications Magazine, 51(12), pp.26-32.
[4]Yamazato, T., 2020, March. Visible Light Communications for Automotive Intelligence. In 2020 Optical Fiber Communications Conference and Exhibition (OFC) (pp. 1-3). IEEE.
[5]Uysal, M., 2019, March. Visible light communications: from theory to industrial standardization. In Optical Fiber Communication Conference (pp. Th3I-4). Optical Society of America.
[6]Khan, L.U., 2017. Visible light communication: Applications, architecture, standardization and research challenges. Digital Communications and Networks, 3(2), pp.78-88.
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