來源：知乎、半導(dǎo)體照明網(wǎng)

LIFI的原理

　　標(biāo)準(zhǔn)LED燈泡由驅(qū)動器控制，驅(qū)動器可以開關(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)百萬倍，已是人眼無法辨識的速度。
接收器有光學(xué)組件，且速度足以辨識出光源的明暗差異，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)備可以同時裝有發(fā)送器和接收器，享受雙向通訊。lifi能利用發(fā)光二極管(LED)燈泡的光波傳輸數(shù)據(jù)，可同時提供照明與無線聯(lián)網(wǎng)，且不會產(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。
隨著移動無線存取的需求不斷成長，移動網(wǎng)絡(luò)及Wi-Fi的堵塞情形將會持續(xù)加劇，屆時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Light Fidelity之縮寫，是相當(dāng)于Wi-Fi的可見光無線通信(Visible Light Communications，VLC)技術(shù)，由英國pureLiFi公司首席科學(xué)官兼愛丁堡大學(xué)教授HaraldHass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)，能同時為使用區(qū)域提供照明以及無線通信，藉此提供鋪天蓋地的無線網(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。

Li-Fi的優(yōu)點(diǎn)

• 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倍以上，且不和Wi-Fi互相沖突。
• 安全性
  眾所周知，Wi-Fi會產(chǎn)生電磁干擾(Electro magnetic Interference，EMI)，影響飛機(jī)設(shè)備和醫(yī)療儀器，且對于發(fā)電、或石油與天然氣的鉆采有潛在危險性。Li-Fi使用光而非無線電波，安全無虞且不會帶來電磁干擾。
• 數(shù)據(jù)保護(hù)
  無線電波能穿透墻和天花板，但光則無此能力，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)(pure VLC 的研究伙伴、同樣也是Li-Fi之父HaraldHaas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的必備條件

　　Li-Fi是一項(xiàng)供無線通信使用之連網(wǎng)、移動、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
  無線數(shù)據(jù)需求的指數(shù)性成長不只是因?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)(ReverseLink)，讓設(shè)備能請求、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(服務(wù)數(shù)百位移動通訊用戶)和每個Wi-Fi存取點(diǎn)(服務(wù)數(shù)十臺使用者設(shè)備)都需要在連網(wǎng)的每一方之間分享時間或是頻率資源。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加入此光源將會需要類似的資源共享。這就是所謂的「多重存取」，有助于將無線存取擴(kuò)展至光照空間、以及網(wǎng)絡(luò)范圍內(nèi)的所有用戶。
• 移動性/換手(Handover)
  最后，因?yàn)楣饩€天生具備與射頻信號相反的「定向性」，無論室內(nèi)外的任何空間都需要數(shù)個照明設(shè)備才能提供充分光線。由于在Li-Fi網(wǎng)絡(luò)中，每個光源都是一個無線存取點(diǎn)，要如何讓使用者在移動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，移動通訊用戶就必須不停與各個網(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)。對于Li-Fi的運(yùn)作來說，都是相當(dāng)基本的需求。

LIFI的大規(guī)模應(yīng)用難點(diǎn)

1. 反向通信：
   從LED燈泡發(fā)射信號到手機(jī)上的光電二極管只解決了問題的一半，如何從手機(jī)發(fā)信號回去才能保證通信鏈路暢通（當(dāng)然可以用無線電通信作為補(bǔ)充，不過這讓這個技術(shù)的標(biāo)準(zhǔn)化變得很難）。沒有人希望自己的手機(jī)在欣賞視頻的時候還亮著大燈泡。
2. 環(huán)境干擾：
   環(huán)境光源有時候會工作在同樣的光譜頻段，這時候如果環(huán)境光源比較強(qiáng)，很有可能LiFi會無法正常通信，由于信/干噪比(SINR)太差。你能容忍太陽光太強(qiáng)的時候，屋里面沒法正常通信嗎——沒錯，你手里的紅外遙控器在陽光太強(qiáng)的時候有可能會失靈，LiFi也一樣。
3. 通信距離：
   雖然在實(shí)驗(yàn)室中有論文號稱通信能達(dá)到1Gbps的帶寬，在一般沒有專家指導(dǎo)的安裝環(huán)境中，這實(shí)際上很難達(dá)到。可以期待的帶寬應(yīng)該在Mbps范圍。競爭技術(shù)：而且并不像LiFi的聲稱者所說的那樣，無線電通信就不能做到LiFi的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)際上WiFi聯(lián)盟正在制定一個新的標(biāo)準(zhǔn)802.11ad，在60GHz通信，也具有帶寬大(~7Gbps)、距離短(~10m)、保密性能好(無法穿墻)等等特點(diǎn)。個人的經(jīng)驗(yàn)，要知道一項(xiàng)技術(shù)好不好，不僅要聽技術(shù)的倡導(dǎo)者怎么說，更要聽技術(shù)的競爭對手怎么說。
4. 關(guān)聯(lián)技術(shù)：
   搞可見光通信，就意味著做出來的產(chǎn)品不僅要符合通信的標(biāo)準(zhǔn)，還要符合可見光的技術(shù)規(guī)范。相關(guān)的產(chǎn)品要有更多的認(rèn)證工作要做，這可能不是一兩年就可以完成的。而且怎么通過有線把通信網(wǎng)絡(luò)接入每個燈泡，也不是那么簡單的，目前比較有希望的是同電力線通信(PLC)聯(lián)合。
5. 標(biāo)準(zhǔn)化：
   目前802.15.7還剛剛起步甚至沒有一個統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，前面還有漫長的路要走，要形成一個有影響力的產(chǎn)業(yè)，不是一家公司能夠做到的。目前來講，產(chǎn)業(yè)鏈里面還缺少重量級的公司加入。

總結(jié)起來看，LIFI的發(fā)展應(yīng)該是從特定的應(yīng)用場景開始，比如單項(xiàng)大容量、高速率的數(shù)據(jù)傳輸開始，比如在線流媒體播放等。等傳輸距離、移動、雙向傳輸這些問題解決之后，才有可能大規(guī)模應(yīng)用，那時候LED照明就有可預(yù)期的爆發(fā)了。

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