不论是谁，也不论他使用哪一种设备，都可以在任何时候、任何地方借助无线手段传送数据——这种全面互联理念，正是长久以来众多电子工程师梦寐以求的目标。科技已经取得了令人瞩目的进展：如今全球拥有手机的人数已经突破20亿；通过笔记本电脑、掌上电脑或其他数码设备，利用Wi-Fi技术收发讯息和文件的人也有数亿之多。（Wi-Fi即无线保真技术，是一种基于无线电波的无线局域网络技术，这些无线局域网点被称为“热点”。）
越来越多的Wi-Fi用户体验到了在室内任何地方都能上网的方便快捷。与此同时，厂商们也忙于把无线通信功能塞进通常固定不动的设备中，让消费者能够从远处使用和操控它们。这些Wi-Fi用户在摆脱了固定连接电缆束缚的同时，也越来越希望能够享受宽带上网服务（现在大部分人还不得不依赖网线来获得宽带服务）。但是现有的无线网络技术还不尽如人意：由于指定频率范围内可用的无线带宽有限，Wi-Fi网的传输速度和频道容量均感不足，从而影响了各种网络多媒体服务的无线上网速度，包括浏览网页、视频会议和电视电影点播等。即使是WiMAX这种速度更快的新型广域无线系统，也不太适用于建筑物内部的无线宽带通信，因为它们只能供狭小空间内的少数几位用户使用，更重要的是，这类系统无法保证通信的安全可靠。
无线光网技术是提供室内无线宽带的一个极具吸引力的替代方案。无线光局域网不是用无线电波，而是用经过编码的白色光束或红外光束来传送数据——电视机的遥控器就是用不可见的红外光发送控制信号的。无线光网系统可以把无线数码设备连接到房间内的数据端口上，而端口则连在接入整栋住宅或大楼的高速宽带网络上。这种目前正在迅速发展的新技术拥有几大优势：聚焦光束所覆盖的通信区域（称为单元，即基本服务区域）是不受干扰的，可以为多位用户提供几乎无限的带宽；光波与无线电波不同，无法穿透墙壁，这就保证了通信几乎百分之百的安全；光无线系统特别适合面积较大且有多位宽带用户近距离工作的办公场所。
光波搭桥传数据
你或许已经听说过“最后一公里”问题，它指的是把宽带服务从全国的高速数据通信骨干网接入终端用户时遇到的困境：尽管这只是整个通信路径中的最后一小段，但费用之高却令人咋舌。与此类似，无线光网技术要对付的是“最后几公尺”的问题，也就是如何把宽带数据流从硬布线的信息骨干网终端传送到室内的无线设备上。
不管用户走到哪里，光波都能以很高的传输速度，把宽带数据送到室内的移动数码设备上，或将这些设备发送的数据传回网络。
早在20世纪80年代初，研究人员就提出了室内无线光网络的构想，IBM公司苏黎士研究实验室的工程师设计了第一套实用的无线光网络系统。不过当时互联网问世不久，对无线宽带通信的需求尚未提上日程，这项技术在随后十来年的时间里一直无人问津。不过，随着近年来互联网令人瞠目的强劲增长，一切都改变了。
工程师们把使用红外和白光发光二极管（LED）的无线局域网称为“光”通讯系统，因为在这类系统中，传送数据的是光波（或者说光子），而不是波长较长的无线电波和微波。现有的无线光网系统使用的是低强度的红外线，这些“光”的波长略长于可见光，但远小于无线电波的波长。人眼无法直接看到红外线，不过如果受到高强度红外线的照射，我们会觉得热气逼人。
直接把发射设备对准接收设备时，光学连接的效果最好——用过电视遥控器的人一定对此深有体会。但是要在整个办公场所，或者机场餐厅之类的公共场所实现互联互通，这种发射端对准接收端才能工作的系统就非常不切实际了。为了实现室内信号的完全覆盖，无线光网络必须让载有数据的光束散布于整个室内空间（见右页文字框）。室内的任何一处地方，包括墙壁、桌面、饮水机甚至人脸，都可以反射经过编码的红外光束，让红外线遍布于室内。这样一来，不论接收设备指向哪个方向，都能接收到红外光束。市面上的一些红外网络产品已经使用了这种方法，不过反射的红外光束会产生某种与回声相似的效果，使信号接收设备难以确定截获的信号是否真正准确的数据，从而导致数据丢失，严重限制网络的数据传输速度。
为了解决回声问题，我设在美国宾夕法尼亚州立大学的研究小组开发了一种新型无线光网系统，它使用一组（而不是一条）铅笔粗细的红外光束来传送数据。这个低强度红外光束网可以覆盖整个室内空间，每一条光束都携带相同的信号（参见第42页文字框）。这套系统将接入室内的上网端口与所有配备了红外接收装置的数码设备连接起来。由于室内到处都有携带着相同信号的编码光束，用户不管如何走动都能与网络保持联系—— 一旦他与先前那条光束失去联系，马上又能同新的光束接头。由于接收装置同时接收多个完全相同的数据流，纠错也变得相当简单：只要比较一下从几条光束接收到的数据，便可确保数据的准确性。这种光束网可以实现高速数据传送，传输速率可达每秒1GB，比DSL调制解调器快了上百倍，而传输出错率则几乎为零。有了这样一套系统，室内无线宽带上网就不再是令人头痛的难题了。
我们用一种所谓的“光束成型器”（beam former）把经过编码的红外信号发送出去，来创建红外光束网。光束成型器是一种特殊的全息滤镜，可以让多条光束沿着指定的方向分散开来。为了制作这种全息滤镜，我们要把一幅网格图像从两个方向照射到一块廉价的光敏塑料板上。为此，我们用一面半反射镜把含有网络图像的光束分成两条，再通过若干光束导向镜使两条光束汇合。这套装置把同一幅网格图像以不同角度照射在光敏塑料板上，产生出一幅三维立体影像。当红外无线发射装置发出的编码光束穿过全息滤镜时，就会变出许多和原始编码光束一模一样的光束，构成一个三维光束网。
红外无线局域网所采用的光束网具体布局取决于房间的格局。不同的区域可以按照需要，用不同形状的光束网来照射，比如扇形、长方形、同心环形等。以普通照明为例，像工厂和办公室这种普通场所一般需要均匀照明，而美术馆之类的地方通常就要把光线集中在绘画和雕塑作品上。同样的道理，无线光网也可以进行优化调整，使光束集中在宽带用户较多的区域，而在用户较少的地方则可以少布置一些光束。
室内红外无线接收装置配有一个“蝇眼式”全息滤镜，可以帮助收集各个数码通信设备发送的“回复”光束。这片滤镜可以将来自多个方向的信号分别引导到不同的光探测器上，还能将各光束的能量汇聚起来提高接收性能。
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