什么是Li-Fi技術(shù)？相比WiFi技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)呢?

可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信又稱(chēng)“光保真技術(shù)”，英文名LightFidelity(簡(jiǎn)稱(chēng)LiFi)是一種利用可見(jiàn)光波譜(如燈泡發(fā)出的光)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o(wú)線(xiàn)傳輸技術(shù)，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。

LiFi是運(yùn)用已鋪設(shè)好的設(shè)備(無(wú)處不在的LED燈)，通過(guò)在燈泡上植入一個(gè)微小的芯片形成類(lèi)似于AP(WiFi熱點(diǎn))的設(shè)備，使終端隨時(shí)能接入網(wǎng)絡(luò)。該技術(shù)通過(guò)改變房間照明光線(xiàn)的閃爍頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，只要在室內(nèi)開(kāi)啟電燈，無(wú)需WiFi也便可接入互聯(lián)網(wǎng)。

LiFi是用可見(jiàn)光來(lái)實(shí)現(xiàn)無(wú)線(xiàn)通信，即利用電信號(hào)控制發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的肉眼看不到的高速閃爍信號(hào)來(lái)傳輸信息。

技術(shù)原理

可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信 可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信(稱(chēng)為L(zhǎng)iFi——Light Fidelity)是利用快速的光脈沖無(wú)線(xiàn)傳輸信息。根據(jù)不同速率在光中編碼信息完全可行，例如LED開(kāi)表示1，關(guān)表示0，通過(guò)快速開(kāi)關(guān)就能傳輸信息。

由于LED的發(fā)光強(qiáng)度，人眼不會(huì)注意到光的快速變化。LiFi技術(shù)還處在于實(shí)驗(yàn)室階段，由Haas和他愛(ài)丁堡大學(xué)的團(tuán)隊(duì)發(fā)明的一項(xiàng)專(zhuān)利技術(shù)。電燈泡一直以來(lái)被視作發(fā)明家夢(mèng)寐以求的靈感閃現(xiàn)的象征。

與光纖通信擁有同樣的優(yōu)點(diǎn)，高帶寬，高速率，不同的是LiFi是使光傳播在我們周?chē)沫h(huán)境中，自然光能到達(dá)的任何地方，就有LiFi的信號(hào)。LiFi技術(shù)是運(yùn)用已鋪設(shè)好的設(shè)備(無(wú)處不在的燈泡)，只要在燈泡上植入一個(gè)微小的芯片，就能變成了類(lèi)似于AP(WiFi熱點(diǎn))的設(shè)備，使終端隨時(shí)能接入網(wǎng)絡(luò)。

Wi-Fi對(duì)移動(dòng)計(jì)算的使用產(chǎn)生了巨大的影響，使員工可以在任何地方訪問(wèn)公司網(wǎng)絡(luò)，咖啡店也能成為獨(dú)立工作人員的辦公地點(diǎn)。 但Wi-Fi也有其缺點(diǎn)，所以誕生了一個(gè)新的標(biāo)準(zhǔn)：Li-Fi，如果它可以順利上市，將能夠填補(bǔ)Wi-Fi技術(shù)的空白。

Wi-Fi的問(wèn)題在于信號(hào)覆蓋范圍小，尤其是面對(duì)墻壁，也容易被黑客劫持。雖然近年來(lái)帶寬增加，但當(dāng)太多人同時(shí)訪問(wèn)Wi-Fi時(shí)，速度非常容易變慢。

增加更多的Wi-Fi最多只是一個(gè)部分的解決方案。它不能解決安全問(wèn)題，只能部分解決可擴(kuò)展性問(wèn)題。

Li-Fi或者可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信，這是一種新興的無(wú)線(xiàn)協(xié)議，使用可見(jiàn)光譜來(lái)提供無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)接入。Li-Fi發(fā)射器使用LED燈來(lái)調(diào)節(jié)光強(qiáng)度，大多超出我們眼睛可以感知的范圍，并且被光敏接收器讀取為數(shù)據(jù)。由于LED已經(jīng)使用芯片來(lái)控制其輸出，因此它們可以每秒調(diào)制高達(dá)數(shù)百萬(wàn)次，理論上傳輸數(shù)據(jù)速度可以比Wi-Fi快100倍。

但是Li-Fi不是要替代Wi-Fi，而是一種補(bǔ)充。無(wú)論我們使用智能手機(jī)，平板電腦還是筆記本電腦，兩者將同時(shí)存在，這需要一個(gè)特殊的接收器和發(fā)送器來(lái)發(fā)送和接收Li-Fi信號(hào)。 也需要一個(gè)特殊的編碼器/解碼芯片將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)據(jù)。

Li-Fi仍然是一項(xiàng)正在進(jìn)行中的技術(shù)，但其發(fā)明者表示，IEEE正在考慮將其納入802.11 Wi-Fi標(biāo)準(zhǔn)。“通用照明的發(fā)光二極管(LED)的引入對(duì)于將可見(jiàn)光譜用于無(wú)線(xiàn)通信產(chǎn)生了越來(lái)越大的興趣。” 但標(biāo)準(zhǔn)機(jī)構(gòu)仍在尋求其成員的反饋。IDC移動(dòng)設(shè)備技術(shù)和趨勢(shì)項(xiàng)目經(jīng)理Will Stofega 表示，“獲得標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)可是很艱難的。” “總是有生態(tài)系統(tǒng)和政治上的利益，我總覺(jué)得需要大量的工作，但Li-Wi是替代連接技術(shù)中最有希望的。”

Stofega警告說(shuō)，既得利益者將會(huì)對(duì)造成任何潛在威脅他們收入的技術(shù)產(chǎn)生恐懼和懷疑。就像一些4G廠商因?yàn)橥{其市場(chǎng)主導(dǎo)地位而反對(duì)5G，所以Li-Fi也可能會(huì)面臨反對(duì)。他說(shuō)：“在Wi-Fi論壇上肯定會(huì)有人說(shuō)Li-Fi是一個(gè)糟糕的想法。”

無(wú)線(xiàn)頻譜資源緊張

使用光傳輸數(shù)據(jù)并不是什么新鮮事; 電視遙控器就是這樣的運(yùn)作方式。 但遙控器使用紅外線(xiàn)，其距離和傳輸量受到嚴(yán)格的限制。

愛(ài)丁堡大學(xué)移動(dòng)通信主席兼pureLi-Fi公司聯(lián)合創(chuàng)始人/首席科學(xué)官Harald Haas教授在2011年首次提出了Li-Fi，該公司試圖將Li-Fi推向市場(chǎng)。

Haas表示，無(wú)線(xiàn)頻譜資源緊張，啟發(fā)他創(chuàng)建Li-Fi。 Haas曾經(jīng)在西門(mén)子公司從事4G方面的工作。他意識(shí)到無(wú)線(xiàn)頻譜對(duì)于多媒體時(shí)代是不夠的。 此后，他開(kāi)發(fā)了世界上第一個(gè)Li-Fi無(wú)線(xiàn)發(fā)射器，并與法國(guó)照明制造商Lucibel合作，制造了第一個(gè)完全集成的Li-Fi照明燈具，并在今年的移動(dòng)世界大會(huì)上進(jìn)行了展示。

他說(shuō)：“今天的Li-Fi就像是十五年前的Wi-Fi，而在五到十年的時(shí)間里，Li-Fi將像Wi-Fi一樣無(wú)處不在。”

思科企業(yè)網(wǎng)絡(luò)集團(tuán)高級(jí)工程副總裁Anand Oswal表示，思科認(rèn)為L(zhǎng)i-Fi是一項(xiàng)令人興奮的新興技術(shù)，具有很大的潛力。 思科的策略是建立Li-Fi技術(shù)，最終開(kāi)發(fā)產(chǎn)品，但他補(bǔ)充說(shuō)：“我們還處于探索階段，思科還沒(méi)有對(duì)Li-Fi的產(chǎn)品和解決方案做出任何決定。”

思科的一個(gè)潛在的整合領(lǐng)域是其數(shù)字化建設(shè)計(jì)劃，這是一套解決方案，與飛利浦，Microchip，Cree和Molex的供應(yīng)商合作，利用思科的以太網(wǎng)供電(PoE)和通用以太網(wǎng)供電(UPoE)的創(chuàng)新，為企業(yè)提供電力照明系統(tǒng)。

Oswal表示：“將企業(yè)中的每一個(gè)光轉(zhuǎn)換為無(wú)線(xiàn)通信媒介的能力，是這個(gè)解決方案未來(lái)的演變趨勢(shì)。 思科正在與合作伙伴合作，探索如何將技術(shù)無(wú)縫集成到思科的無(wú)線(xiàn)基礎(chǔ)架構(gòu)中。 “這將使Li-Fi技術(shù)擁有領(lǐng)先Wi-Fi領(lǐng)域的數(shù)十年創(chuàng)新。”

能源控制和IoT解決方案供應(yīng)商EMC的總裁兼CEO Jerry Johnson表示，對(duì)Li-Fi非常感興趣的是零售商，他們將其視為潛在的藍(lán)牙信標(biāo)技術(shù)的替代品。 他也看到政府，機(jī)場(chǎng)和商業(yè)空間和大廈的所有者的興趣，他們希望補(bǔ)充Wi-Fi或使用在會(huì)議室使用Li-Fi。

EMC計(jì)劃成為全國(guó)范圍內(nèi)Li-Fi燈泡的經(jīng)銷(xiāo)商，并已將其部署在80個(gè)測(cè)試站點(diǎn)。

他說(shuō)：“我認(rèn)為將來(lái)會(huì)有Li-Fi和Wi-Fi的結(jié)合，Li-Fi占據(jù)主導(dǎo)地位。” “ Li-Fi將大大提高網(wǎng)絡(luò)的總體帶寬，速度和可靠性，更不用說(shuō)提高通信能力。”

一些公司正在對(duì)Li-Fi進(jìn)行測(cè)試，但現(xiàn)在他們沒(méi)有對(duì)外透露相關(guān)信息。 他補(bǔ)充說(shuō)，EMC自己的研究表明，Li-Fi傳輸數(shù)據(jù)可以比傳統(tǒng)Wi-Fi快100倍。

Li-Fi如何運(yùn)作

常規(guī)LED燈和支持Li-Fi的燈泡之間的關(guān)鍵區(qū)別在于Li-Fi燈泡中的驅(qū)動(dòng)電路發(fā)送和接收無(wú)線(xiàn)信號(hào)，使用不同強(qiáng)度的光對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。 一些燈可以通過(guò)連接CAT5電纜連接到網(wǎng)絡(luò)，而其他燈可以通過(guò)電源線(xiàn)連接接收數(shù)據(jù)。

Li-Fi創(chuàng)建了一個(gè)雙向鏈路，在兩端使用特殊的光電探測(cè)器：一端是在房間的LED燈中，另一端在移動(dòng)設(shè)備或者插入到移動(dòng)設(shè)備的無(wú)線(xiàn)發(fā)射器上。 無(wú)線(xiàn)發(fā)射器將數(shù)據(jù)發(fā)送回LED。 當(dāng)你在有多個(gè)Li-Fi燈的房間中移動(dòng)時(shí)，設(shè)備會(huì)自動(dòng)檢測(cè)最強(qiáng)信號(hào)來(lái)自哪里，并轉(zhuǎn)移到該光源，因此信號(hào)始終保持連接和最佳狀態(tài)。

Haas估計(jì)智能手機(jī)和其他設(shè)備將在兩三年內(nèi)開(kāi)始推出Li-Fi信號(hào)芯片。Stofega表示，他沒(méi)有聽(tīng)到移動(dòng)廠商對(duì)Li-Fi表示興趣，大部分廠商都在專(zhuān)注于5G。

他說(shuō)：“這不是很難做，也不是很貴，但是移動(dòng)廠商會(huì)希望Li-Fi得到驗(yàn)證之后再進(jìn)行部署。“他說(shuō)。 “我甚至不愿意全力投入5G，因?yàn)樗麄內(nèi)匀辉谥贫?biāo)準(zhǔn)。”

但是Li-Fi與Wi-Fi在幾個(gè)關(guān)鍵方面不同，例如范圍，抗干擾和吞吐量。 無(wú)線(xiàn)頻譜的局限性之一是當(dāng)你從2.4GHz上升至5GHz時(shí)，你將失去覆蓋范圍。 如果高于5GHz，那么這個(gè)范圍會(huì)進(jìn)一步縮小。

理論上，Li-Fi的吞吐量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)Wi-Fi。 pureLi-Fi剛剛發(fā)布了一個(gè)產(chǎn)品，單個(gè)小型微型LED能夠以8 Gbps的速度進(jìn)行傳輸。 現(xiàn)在2.4GHz 和5GHz頻段已經(jīng)與諸如無(wú)線(xiàn)電話(huà)，藍(lán)牙設(shè)備和Wi-Fi之類(lèi)的現(xiàn)有設(shè)備出現(xiàn)飽和，更不用說(shuō)像增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)，虛擬現(xiàn)實(shí)，無(wú)人駕駛汽車(chē)和數(shù)十億個(gè)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備這樣的新技術(shù)。

由于可見(jiàn)光與其他類(lèi)型的射頻頻率完全不同，因此不存在信號(hào)干擾的可能，而且可見(jiàn)光是整個(gè)300 GHz 無(wú)線(xiàn)電頻譜的1000倍，Haas指出，LED燈甚至不需要明亮到足以讓人看得見(jiàn)。

最后，Johnson表示為現(xiàn)有設(shè)備添加Li-Fi也是比較便宜的。“技術(shù)的成本下降得如此之快，將Li-Fi加在設(shè)備上是沒(méi)有挑戰(zhàn)的。” Li-Fi將使用現(xiàn)有的設(shè)備的相機(jī)技術(shù)。 筆記本電腦或智能手機(jī)中的相機(jī)會(huì)做得很好，他們只需要解碼芯片，該芯片必須添加到未來(lái)的設(shè)備中。 但是如果Li-Fi成為802.11規(guī)范的一部分，Wi-Fi芯片也將能夠處理Li-Fi信令。

燈光產(chǎn)業(yè)

Hass強(qiáng)調(diào)，Li-Fi是Wi-Fi和4G / 5G的補(bǔ)充，不是替代品。“Li-Fi可以被用于路燈，作為智能城市應(yīng)用的接入點(diǎn)，”他說(shuō)。 “家用電器的指示燈可以通過(guò)天花板燈將這些設(shè)備連接到互聯(lián)網(wǎng)，而帶有集成LED的可穿戴式設(shè)備可以監(jiān)控健康參數(shù)并將數(shù)據(jù)發(fā)送到互聯(lián)網(wǎng)。”

Li-Fi的一個(gè)缺點(diǎn)也可以被認(rèn)為是一種優(yōu)勢(shì)。 因?yàn)樗褂每梢?jiàn)光譜，所以Li-Fi不能穿透墻壁。 在許多情況下，這是一個(gè)問(wèn)題，但是對(duì)于安全連接，這是一個(gè)優(yōu)勢(shì)。 Li-Fi說(shuō)，對(duì)安全感興趣的人，特別是軍方，就像能夠建立一個(gè)可以鎖在一個(gè)房間里的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)，只要墻壁沒(méi)有窗戶(hù)。

思科仍然處于探索Li-Fi的階段，并沒(méi)有對(duì)該技術(shù)在商業(yè)上做出任何決定。該公司認(rèn)為，Li-Fi部署將從安全和安全相關(guān)的利基市場(chǎng)開(kāi)始。

“在我看來(lái)，當(dāng)可見(jiàn)光通信的端點(diǎn)生態(tài)系統(tǒng)變得更加成熟時(shí)，Li-Fi 將實(shí)現(xiàn)臨界發(fā)展，”他說(shuō)。 “思科可以看到將來(lái)將Li-Fi光源出售給提供特定吞吐量，并無(wú)縫集成到思科無(wú)線(xiàn)架構(gòu)的企業(yè)的。”

Li-Fi面臨的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)

和任何新技術(shù)一樣，Li-Fi也面臨挑戰(zhàn)。 至少Wi-Fi已經(jīng)得到英特爾的全面支持。 Li-Fi只是由蘇格蘭的大學(xué)教授驅(qū)動(dòng)，即使他有思科和英國(guó)電信這樣的盟友。Haas表示，他們與pureLI-FI合作，但不會(huì)詳細(xì)說(shuō)明合作的深度。 Oswal說(shuō)：“任何新技術(shù)都有幾個(gè)障礙阻礙其得到廣泛采用。” “但是，這些往往只是技術(shù)進(jìn)步與市場(chǎng)化同步的問(wèn)題。”

Stofega認(rèn)為，如果IEEE將Li-Fi作為802.11規(guī)范的一部分，將起到?jīng)Q定性的作用。因?yàn)楦咄?，英特爾等廠商都將支持802.11芯片。然后就只是一個(gè)LED燈泡部署的問(wèn)題。

為了取得成功，Oswal表示，它必須履行其吞吐量和規(guī)模的承諾; 端點(diǎn)設(shè)備必須打入市場(chǎng); 并且需要有一個(gè)支持Li-Fi的供應(yīng)商生態(tài)系統(tǒng)來(lái)構(gòu)建燈光。

移動(dòng)咨詢(xún)公司J.Gold Associates的總裁Jack Gold表示懷疑。“可見(jiàn)光通信已經(jīng)嘗試了好幾年了，這不是新事物，”“你可以獲得超大量的帶寬，但并不像聽(tīng)起來(lái)那么簡(jiǎn)單。”

而且Wi-Fi的運(yùn)作良好，幾乎無(wú)所不在。 如果你使用的技術(shù)相當(dāng)可靠，可以提出一項(xiàng)新技術(shù)來(lái)替代或補(bǔ)充，但是這種技術(shù)必須更好，但Li-Fi還有許多問(wèn)題有待解決。

同為無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)，LiFi相比我們常見(jiàn)的WiFi技術(shù)有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)呢?它未來(lái)是否會(huì)取代WiFi成為我們生活中必不可少的技術(shù)呢?

LiFi已經(jīng)發(fā)展成現(xiàn)實(shí)可見(jiàn)的產(chǎn)品

那么，什么是LiFi呢?LiFi全名LightFidelity,翻譯過(guò)來(lái)就是可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通訊的意思。這種技術(shù)也有人將它稱(chēng)呼為“光保真技術(shù)”。LiFi的工作原理就是利用可見(jiàn)光譜進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?？梢?jiàn)光是整個(gè)信息傳輸系統(tǒng)中的發(fā)射源，利用控制器控制光源的通斷，從而可以控制終端接收器之間的信息傳遞。

LiFi這個(gè)技術(shù)是由一個(gè)叫Herald Haas，中文名叫哈爾拉爾德.哈斯的物理學(xué)家提出來(lái)的。從2011年10月至今，Herald Haas的LiFi技術(shù)已經(jīng)發(fā)展到了第三代。第三代新品名為“LiFi-X”，從一個(gè)概念性的理論發(fā)展成了現(xiàn)實(shí)中一個(gè)可見(jiàn)的產(chǎn)品。

“LiFi-X”相對(duì)于前兩代產(chǎn)品而言，最明顯的區(qū)別就是體積進(jìn)一步縮小;同時(shí)，“LiFi-X”的傳輸速率也大大提升，目前上行、下行速率都達(dá)到了40Mbps水準(zhǔn);“LiFi-X”的接收器也發(fā)展的更加敏感，可以接受非直接光源，就是說(shuō)不管是背向還是側(cè)向的光源都能得到有效接收。

LiFi相比WiFi有兩大優(yōu)勢(shì)

LiFi比WiFi厲害的地方主要在于這兩點(diǎn)：

第一，安全性強(qiáng)。WiFi的傳輸主要是利用無(wú)線(xiàn)電波傳輸，無(wú)線(xiàn)電有一個(gè)頻率，這個(gè)頻率是可以破解的。但是LiFi是利用可見(jiàn)光進(jìn)行信息傳輸，光的成分復(fù)雜，具有波粒二象性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，就是用光傳播的LiFi更加安全。可以避免建筑外的WiFi盜用，室內(nèi)的信息不會(huì)泄露到室外。

第二，速度快。世界上傳播速度最快的光速，LiFi是利用可見(jiàn)光進(jìn)行信息傳輸，而WiFi是無(wú)線(xiàn)電傳播。因此LiFi的傳播速度比WiFi更快。

LiFi技術(shù)仍不夠成熟

雖然LiFi比WiFi更安全，也更快。但是現(xiàn)在的LiFi技術(shù)依然有著種種局限。

第一，反向通信。目前LiFi技術(shù)最大的局限應(yīng)該是反向通信，從LED燈泡可以發(fā)射信號(hào)到終端上，但是如何確保終端反射信號(hào)回LED燈泡并沒(méi)有得到完美解決。

第二，通信距離。雖然LiFi的速度更快，但是傳輸距離并沒(méi)有保證?，F(xiàn)在WiFi的傳輸距離也是有限的。如何保證用一套LiFi設(shè)備滿(mǎn)足全家的LiFi需求仍然是科學(xué)家們目前急需解決的問(wèn)題。

第三，干擾環(huán)境。LiFi主要依靠可見(jiàn)光進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，雖然LED燈可以將光線(xiàn)調(diào)制人眼看不見(jiàn)的范圍，但如果光線(xiàn)過(guò)亮也會(huì)影響LiFi的正常傳輸。當(dāng)信噪比(正常電子信號(hào)與設(shè)備額外產(chǎn)生的信號(hào)之比)過(guò)小時(shí)，信息的傳輸就會(huì)失真，正常的信息傳輸將會(huì)被弱化。

現(xiàn)在的第三代LiFi產(chǎn)品如果阻斷光源，數(shù)據(jù)傳輸仍然會(huì)中斷。LiFi技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)是一個(gè)比WiFi更優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，但是由于種種局限全面普及推廣可能尚需時(shí)日。相信在不久的將來(lái)，這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將會(huì)徹底改變我們的生活。