關(guān)于LiFi，你真的了解嗎？

　　Li-Fi（Light Fidelity）是相當(dāng)于Wi-Fi的可見光無(wú)線通信（VLC）技術(shù)，能利用發(fā)光二極管（LED）燈泡的光波傳輸數(shù)據(jù)，可同時(shí)提供照明與無(wú)線聯(lián)網(wǎng)，且不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，有助緩解現(xiàn)今網(wǎng)絡(luò)流量爆增的問題，因而發(fā)展前景備受看好。

　　今日世界已離不開Wi-Fi，它無(wú)所不在，街坊鄰居都有、各咖啡館免費(fèi)提供，智能型手機(jī)也少不了它。我們都認(rèn)識(shí)Wi-Fi，但你知道Li-Fi嗎？

　　隨著移動(dòng)無(wú)線存取的需求不斷成長(zhǎng)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)及Wi-Fi的堵塞情形將會(huì)持續(xù)加劇，屆時(shí)就算增加額外射頻資源（Radio Frequency， RF），可能都不足以解決問題，此現(xiàn)象被稱作「頻譜危機(jī)（Spectrum Crunch）」。但一項(xiàng)更具發(fā)展性的解決方案正悄悄現(xiàn)身；據(jù)統(tǒng)計(jì)，70%以上的移動(dòng)流量皆出自于室內(nèi)環(huán)境，Li-Fi能藉由在發(fā)光二極管（LED）光照地區(qū)供應(yīng)互補(bǔ)又不相干擾的帶寬，來解決這樣的頻譜短缺現(xiàn)象，其龐大的數(shù)據(jù)密度容量也能為現(xiàn)有的射頻網(wǎng)絡(luò)減輕負(fù)擔(dān)。

　　Li-Fi為L(zhǎng)ight Fidelity之縮寫，是相當(dāng)于Wi-Fi的可見光無(wú)線通信（Visible Light Communications， VLC）技術(shù)，由英國(guó)pureLiFi公司首席科學(xué)官兼愛丁堡大學(xué)教授Harald Hass所發(fā)明。此破天荒的新創(chuàng)技術(shù)利用來自LED燈泡的光波傳輸數(shù)據(jù)，能同時(shí)為使用區(qū)域提供照明以及無(wú)線通信，藉此提供鋪天蓋地的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)鏈接，使所有室內(nèi)環(huán)境或任何光照之處都能取得網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)。

　　可見光通訊泛指任何透過可見光傳輸?shù)臄?shù)據(jù)通訊，主要依賴白光，相對(duì)的概念為紅外線（Infra Red），也就是目前多使用在遠(yuǎn)距控制的通訊方式。

　　除了數(shù)據(jù)通訊，Li-Fi也帶來更進(jìn)階的網(wǎng)絡(luò)能力，包括數(shù)據(jù)漫游（Data Roaming）、換手（Hand Over）以及多重存取。

　　Li-Fi發(fā)展背景

　　亞歷山大?貝爾最為人所知的身分，是電話的發(fā)明者，但他同樣也是在1880年首位展示光通訊系統(tǒng)的人。事實(shí)上，在發(fā)明電話僅僅四年后，貝爾就撥出了全世界第一通無(wú)線電話。這通電話是透過使用光、而非無(wú)線電的Photophone設(shè)備。但貝爾需要利用日光來傳輸，因此使用范圍相當(dāng)受限。

　　Harald Haas教授和他在愛丁堡大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)率先發(fā)展出現(xiàn)代Li-Fi的概念，研發(fā)的實(shí)驗(yàn)室甚至就位于亞歷山大?貝爾樓（貝爾出生于愛丁堡，且為愛丁堡大學(xué)校友）。Li-Fi的出現(xiàn)，可望解決頻譜日漸壅塞的問題。Harald Haas教授在2011年七月TED全球大會(huì)上，利用串流直播影片首度展示Li-Fi技術(shù)。pureVLC公司于2012成立，專攻商用Li-Fi。

　　Li-Fi的召喚　更具發(fā)展性的解決方案

　　如同Wi-Fi，Li-Fi使計(jì)算機(jī)、筆電和智能型手機(jī)等電子設(shè)備能夠連上無(wú)線網(wǎng)絡(luò)。雖然Wi-Fi最初僅針對(duì)上述設(shè)備發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運(yùn)用在連結(jié)生活各事物上：打印機(jī)、電視、喇叭、耳機(jī)，甚至運(yùn)動(dòng)鞋！簡(jiǎn)單來說，Li-Fi的角色等同于Wi-Fi，只是使用光波作為媒介，而非無(wú)線電訊號(hào)。

　　LED燈泡因?yàn)槭‰?、安全性高，正迅速取代傳統(tǒng)日光燈，而Li-Fi正是使用來自LED燈泡的光波來傳輸數(shù)據(jù)，因此可以同時(shí)提供照明以及無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸。

　　想象將運(yùn)用Li-Fi技術(shù)的LED燈泡裝設(shè)在您的客廳、辦公室中，或甚至是您的書桌及床邊的燈。運(yùn)用Li-Fi之LED燈泡所照亮的地方，也都能同時(shí)享受由Li-Fi帶來的通訊便利。

　　Li-Fi和Wi-Fi之間的差別

　　Li-Fi可以將LED臺(tái)燈變成類似Wi-Fi路由器的無(wú)線接取點(diǎn)。除了提供照明這個(gè)優(yōu)勢(shì)以外，它們還有什么不同功用？

　　解決堵塞問題

　　Wi-Fi使用發(fā)展相當(dāng)受限的射頻（Radio Frequency）技術(shù)，像是計(jì)算機(jī)、筆電、打印機(jī)、智能型電視、手機(jī)和平板等設(shè)備必須相互爭(zhēng)取帶寬。而隨著冰箱、手表、相機(jī)等更多能使用Wi-Fi的裝置陸續(xù)面世，加上來自移動(dòng)網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分流，流量的壅塞情況越發(fā)嚴(yán)重，信息傳輸?shù)馁|(zhì)量也跟著受到影響。Li-Fi使用光波的頻率，其帶寬是射頻頻寬的一萬(wàn)倍以上，且不和Wi-Fi互相沖突。

　　安全性

　　眾所周知，Wi-Fi會(huì)產(chǎn)生電磁干擾（Electromagnetic Interference， EMI），影響飛機(jī)設(shè)備和醫(yī)療儀器，且對(duì)于發(fā)電、或石油與天然氣的鉆采有潛在危險(xiǎn)性。Li-Fi使用光而非無(wú)線電波，安全無(wú)虞且不會(huì)帶來電磁干擾。

　　數(shù)據(jù)保護(hù)

　　無(wú)線電波能穿透墻和天花板，但光則無(wú)此能力，這區(qū)隔出Wi-Fi與Li-Fi在數(shù)據(jù)保護(hù)方面的差異。在建筑外的黑客或入侵者可以潛入透過Wi-Fi傳輸?shù)氖覂?nèi)計(jì)算機(jī)。但透過Li-Fi傳輸?shù)男畔⒅荒茉贚ED燈照明范圍內(nèi)存取。

　　速度

　　802.11a/g標(biāo)準(zhǔn)的Wi-Fi提供高達(dá)54Mbps的數(shù)據(jù)通訊速度，目前也有能夠?qū)⑺俣忍嵘?Gbps的技術(shù)。然而，愛丁堡大學(xué) （pureVLC的研究伙伴、同樣也是Li-Fi之父Harald Haas教授的母校）已經(jīng)利用單色光源展示出3Gbps的速度。利用全色（紅、綠、藍(lán)）LED燈更能提升到9Gbps。

　　Li-Fi如何運(yùn)作

　　標(biāo)準(zhǔn)LED燈泡由驅(qū)動(dòng)器控制，驅(qū)動(dòng)器可以開關(guān)并調(diào)整亮度。而在運(yùn)用Li-Fi技術(shù)的LED燈泡中，驅(qū)動(dòng)器透過控制LED燈來傳輸經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)，接著利用光傳感器接收數(shù)據(jù)，接著譯碼。這套運(yùn)作模式的概念和摩斯密碼雷同，但速度卻可達(dá)數(shù)百萬(wàn)倍，已是人眼無(wú)法辨識(shí)的速度。

　　接收器有光學(xué)組件，且速度足以辨識(shí)出光源的明暗差異，也有充分能力譯碼Li-Fi數(shù)據(jù)，接著傳送到筆電等連結(jié)設(shè)備。設(shè)備可以同時(shí)裝有發(fā)送器和接收器，享受雙向通訊。

　　Li-Fi的必備條件

　　Li-Fi是一項(xiàng)供無(wú)線通信使用之連網(wǎng)、移動(dòng)、高速可見光通訊解決方案。為了在室內(nèi)環(huán)境提供全面的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，每套Li-Fi系統(tǒng)須具備以下條件：

　　高速

　　無(wú)線數(shù)據(jù)需求的指數(shù)性成長(zhǎng)不只是因?yàn)槭褂谜咴黾?，諸如影片串流和檔案下載等需要大量帶寬的高速下行鏈路服務(wù)也進(jìn)一步刺激需求。因此Li-Fi系統(tǒng)更須提供高速以能維持現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)服務(wù)并滿足用戶。

　　雙向性

　　為了提供穩(wěn)定的網(wǎng)絡(luò)聯(lián)機(jī)，從設(shè)備端到網(wǎng)絡(luò)端都應(yīng)該要具備逆向連結(jié)（Reverse Link），讓設(shè)備能請(qǐng)求、或修改信息，且在現(xiàn)今信息爆炸的年代，提供上傳照片和影片的功能。因此為了要提供完整的網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作和用戶體驗(yàn)，雙向通訊是必不可少的要件。

　　多重存取

　　射頻網(wǎng)絡(luò)若要服務(wù)大量用戶，每站蜂巢式基地臺(tái)（服務(wù)數(shù)百位移動(dòng)通訊用戶）和每個(gè)Wi-Fi存取點(diǎn)（服務(wù)數(shù)十臺(tái)使用者設(shè)備）都需要在連網(wǎng)的每一方之間分享時(shí)間或是頻率資源。理論上來說，一處含有數(shù)名使用者與設(shè)備的特定區(qū)域，可以藉由單一照明設(shè)備提供光線，將Li-Fi加入此光源將會(huì)需要類似的資源共享。這就是所謂的「多重存取」，有助于將無(wú)線存取擴(kuò)展至光照空間、以及網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有用戶。

　　移動(dòng)性/換手（Handover）

　　最后，因?yàn)楣饩€天生具備與射頻信號(hào)相反的「定向性」，無(wú)論室內(nèi)外的任何空間都需要數(shù)個(gè)照明設(shè)備才能提供充分光線。由于在Li-Fi網(wǎng)絡(luò)中，每個(gè)光源都是一個(gè)無(wú)線存取點(diǎn)，要如何讓使用者在移動(dòng)的過程中還能享有完整不斷的通訊聯(lián)機(jī)，便成了網(wǎng)絡(luò)運(yùn)作最重要的課題：網(wǎng)絡(luò)必須要能在存取點(diǎn)之間「換手」使用者。少了此功能，移動(dòng)通訊用戶就必須不停與各個(gè)網(wǎng)絡(luò)存取點(diǎn)重新建立連結(jié)、并重啟設(shè)備上的信息傳輸流程。

　　上述條件的共同目標(biāo)，都是希望能減少干擾、提高效率，并改善使用體驗(yàn)。對(duì)于Li-Fi的運(yùn)作來說，都是相當(dāng)基本的需求。