一文看懂Li-Fi技術(shù)

　　也許你只聽(tīng)過(guò)Wi－Fi，卻未曾聽(tīng)過(guò)Li－Fi。所以，本文旨在帶大家走近 Li－Fi 技術(shù)這一創(chuàng)新智慧，從多個(gè)方面包括原理、發(fā)明者、發(fā)展歷程、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)、應(yīng)用前景、商用和測(cè)試等等，進(jìn)行觀察和剖析，讓大家全方位地理解 Li－Fi 技術(shù)。

　　Li－Fi 是什么？

　　Li－Fi，是英文 Light Fidelity 的縮寫(xiě)，類(lèi)似于Wi－Fi 。Li－Fi 使用電磁波譜的可見(jiàn)光部分，進(jìn)行信息傳輸。它是一種雙向、高速、完全網(wǎng)絡(luò)化的無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，同時(shí)它也是一種可見(jiàn)光通信的形式，屬于無(wú)線(xiàn)光通信的一部分。無(wú)線(xiàn)光通信包括紅外和紫外通信，也包括可見(jiàn)光通信。然而，Li－FI是一種獨(dú)特的形式，因?yàn)樗瓤梢杂糜谡彰?，也可以同時(shí)用于通信。

　?。▓D片來(lái)源于：pureLiFi）

　　Li－Fi 技術(shù)，通過(guò)對(duì)于光線(xiàn)強(qiáng)度的調(diào)制（例如LED燈發(fā)出閃爍的光線(xiàn)）來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。這種光的閃爍頻率極高，肉眼是無(wú)法察覺(jué)的。只有光敏探測(cè)器才能檢測(cè)到這種光線(xiàn)變化，然后將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的形式。

　　Li－Fi 工作原理是怎樣的？

　　當(dāng)LED燈泡上有恒定的電流通過(guò)時(shí)，燈泡就會(huì)激發(fā)出連續(xù)的光子流，然后我們就會(huì)觀察到可見(jiàn)光。如果電流緩慢變化，輸出的光線(xiàn)就會(huì)忽明忽暗。

　　因?yàn)長(zhǎng)ED燈泡是半導(dǎo)體設(shè)備，電流以及輸出的光線(xiàn)，可以通過(guò)極高速的方式進(jìn)行調(diào)制。然后，光電探測(cè)器會(huì)檢測(cè)到這種信號(hào)，轉(zhuǎn)化為電流的形式。這種光電調(diào)制是人眼無(wú)法察覺(jué)到的。

　　如下圖所示：LED燈具利用信號(hào)處理技術(shù)，將數(shù)據(jù)嵌入到光束中，并且以超高的速度發(fā)給光電探測(cè)器，然后這種微小的光線(xiàn)變化會(huì)被轉(zhuǎn)化為電信號(hào)，再轉(zhuǎn)回?cái)?shù)據(jù)流的形式，發(fā)送給計(jì)算機(jī)或者移動(dòng)設(shè)備。

　?。▓D片來(lái)源于：pureLiFi）

　　無(wú)線(xiàn)射頻通信需要射頻電路、天線(xiàn)和復(fù)雜的接收器。然而 Li－Fi 要簡(jiǎn)單的多，它使用的直接調(diào)制方法，和低成本紅外通信設(shè)備使用的方法類(lèi)似。紅外通信，為了不損傷眼睛，所以功率受限。然而，LED燈泡可以具有高亮度，能夠達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸率。

　　Li－Fi 有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)？

　　作為一個(gè)無(wú)線(xiàn)通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō)，Li－Fi 的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)包括：容量、效率、安全性等。這些包括和 Wi－Fi 對(duì)比優(yōu)勢(shì)，但是從本質(zhì)上來(lái)說(shuō)，兩種技術(shù)是可以互補(bǔ)的。

　　容量

　　帶寬：可見(jiàn)光頻譜資源十分豐富，目前無(wú)需授權(quán)，可直接使用。

　　數(shù)據(jù)密度： Li－Fi 具有1000倍于Wi－Fi的數(shù)據(jù)密度，因?yàn)榭梢?jiàn)光可緊密低包含于照明區(qū)域中，而射頻通信往往會(huì)發(fā)生分散，造成干擾。

　　高速度：因?yàn)榈透蓴_，高設(shè)備帶寬和高強(qiáng)度光學(xué)輸出，所以數(shù)據(jù)率十分高。

　　規(guī)劃：規(guī)劃很簡(jiǎn)單，因?yàn)樵谌藗冞M(jìn)行通信的地方往往有照明設(shè)施，而且信號(hào)強(qiáng)度較好。

　　效率

　　低成本：相對(duì)于射頻通信，需要的元件更少。

　　能量：LED照明本身就是節(jié)能的，數(shù)據(jù)傳輸只需要微不足道的額外功率。

　　環(huán)境：射頻在水下十分難以傳輸，但是Li－Fi可以在水中很好傳輸。

　　安全

　　健康：地球上的生命已經(jīng)適應(yīng)暴露在可見(jiàn)光中，所以該技術(shù)沒(méi)有健康方面的憂(yōu)慮。

　　無(wú)害：可見(jiàn)光通信，可以避免在某些特定條件下干擾電子電路。

　　保密性

　　密閉：Li－Fi 信號(hào)很難被竊聽(tīng)，因?yàn)樾盘?hào)局限于照明區(qū)域，無(wú)法穿墻。

　　控制：數(shù)據(jù)是直接從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè)，用戶(hù)可以了解數(shù)據(jù)的去向，沒(méi)有必要附加安全措施，例如像藍(lán)牙那樣進(jìn)行配對(duì)。

　　Li－Fi 可以有哪些應(yīng)用？

　　LED（發(fā)光二極管）在在照明方面的使用量急劇增長(zhǎng)，為L(zhǎng)i－Fi 技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇。

　　Li－Fi 特別適用于很多流行的網(wǎng)絡(luò)“內(nèi)容消費(fèi)”應(yīng)用，例如影音下載、直播等等。這些應(yīng)用對(duì)于下行帶寬的要求很高，但對(duì)于上行帶寬要求很小。Li－Fi 可以使得大部分網(wǎng)絡(luò)流量，從現(xiàn)有無(wú)線(xiàn)射頻網(wǎng)絡(luò)中分流出來(lái)，從而也拓展了蜂窩網(wǎng)和Wi－Fi 的容量。以下列舉 Li－Fi 的一些相關(guān)應(yīng)用：

　　RF 頻譜救助：

　　蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一部分流量可以分流入Li－Fi 網(wǎng)絡(luò)，對(duì)于下行鏈路特別有效，這也往往是瓶頸發(fā)生的地方。

　　智能照明：

　　任何私有或者共有的照明設(shè)備包括街燈，都可以用于提供Li－Fi 熱點(diǎn)，同樣的通信和傳感器設(shè)施，也可以用于監(jiān)視和控制照明和數(shù)據(jù)。

　　移動(dòng)連接性：

　　筆記本、智能手機(jī)、平板電腦和其他移動(dòng)設(shè)備，可以直接使用Li－Fi 互聯(lián)。短程連接具有很高的數(shù)據(jù)率和安全性。

　　危險(xiǎn)環(huán)境：

　　相對(duì)于來(lái)自危險(xiǎn)環(huán)境（例如礦山和石油化工廠）的無(wú)線(xiàn)電電磁干擾，Li－Fi 是一個(gè)安全的選擇。

　　醫(yī)院和醫(yī)療保?。?/h3>

　　Li－Fi 不產(chǎn)生電磁干擾，所以也不會(huì)干擾醫(yī)療設(shè)備，或者被核磁共振掃描儀干擾。

　　航空：

　　因?yàn)轱w機(jī)上已經(jīng)部署有LED設(shè)備，所以 Li－Fi 可以減少重量和布線(xiàn)，增加航空客艙座位布局的靈活性，也可以讓乘客的移動(dòng)設(shè)備和機(jī)上娛樂(lè)（IFE）系統(tǒng)相互連接。

　　水下通信：

　　因?yàn)樗梢晕丈漕l信號(hào)，所以水下無(wú)法使用無(wú)線(xiàn)電通信。而聲波的帶寬極低，容易干擾海洋生物。Li－Fi 是短距離水下通信的一個(gè)良好解決方案。

　　車(chē)輛和交通：

　　頭燈和尾燈、街燈都是LED的，包括交通標(biāo)志也在向LED燈轉(zhuǎn)變。所以，Li－Fi，有望用于車(chē)車(chē)通信、車(chē)和道路之間通信、道路安全和交通管理。

　　回避射頻：

　　一些人對(duì)于射頻過(guò)敏，Li－Fi 是一個(gè)很好的替代解決方案。

　　地理位置服務(wù)（LBS）：

　　高精度地理位置信息服務(wù)，例如廣告和導(dǎo)航，讓接收者可以及時(shí)收到和地理位置相關(guān)的信息。

　　玩具：

　　許多玩具具有LED燈，它們可以用于互動(dòng)玩具之間極端低成本的通信。

　　Li－Fi 之父和Li－Fi 的成長(zhǎng)歷程

　　Li－Fi 這個(gè)概念，最初是由英國(guó)愛(ài)丁堡大學(xué)電子通信學(xué)院移動(dòng)通信系主席、德國(guó)物理學(xué)家 HaraldHass（哈拉爾德·哈斯）教授發(fā)明。

　　（圖片來(lái)源于：pureLiFi）

　　哈拉爾德·哈斯教授于2011年，在一次TED演講中，首次將這種可見(jiàn)光通信技術(shù)稱(chēng)為“Li－Fi”，從此Li－Fi 技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入公眾和媒體視線(xiàn)。哈拉爾德·哈斯教授當(dāng)之無(wú)愧地成為“Li－Fi”之父。

　?。▓D片來(lái)源于：pureLiFi）

　　2012年，他成立了“pureLiFi”公司，一家處于Li－Fi 技術(shù)商業(yè)化前沿的公司。

　　2013年，哈拉爾德·哈斯 教授 于在愛(ài)丁堡大學(xué)建立建立了世界上首個(gè)關(guān)于Li－Fi 研發(fā)的中心。

　　2016年，“pureLiFi”公司發(fā)明了世界上第一個(gè)Li－Fi 加密狗 LiFi－X，并集成到Li－Fi 燈具中。

　　上個(gè)月，哈拉爾德·哈斯 教授于今年11月在北京獲得了國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟（ISA）頒發(fā)的杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。

　　Li－Fi 商用產(chǎn)品和測(cè)試情況

　　最近，技術(shù)研發(fā)公司pureLiFi，已被新加坡媒體資訊通信發(fā)展管理局（IMDA）批準(zhǔn)在新加坡展開(kāi)Li－Fi測(cè)試。目前為止， pureLiFi已經(jīng)公布了三個(gè)版本的Li－Fi系統(tǒng)，包括由全球首個(gè)Li－Fi加密狗組成的LiFi－X，以及與法國(guó)照明制造商Lucibel 合作開(kāi)發(fā)的LiFi 集成照明設(shè)備。

　　隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展，聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將在2020年左右超過(guò)500億個(gè)，無(wú)線(xiàn)頻譜資源匱乏引發(fā)的帶寬危機(jī)，已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重。另外，每年世界所需要使用的無(wú)線(xiàn)數(shù)據(jù)量也在不斷增加。所以，Li－Fi 為解決這些挑戰(zhàn)提供了一條新思路和方案。Li－Fi 在新加坡的測(cè)試，也將有助于提高新加坡在未來(lái)5G和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力。