關(guān)于LiFi 你必須知道的事

文章來源:恒光電器

發(fā)布時間:2016-02-23

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　　Li-Fi(Light Fidelity)是相當(dāng)于Wi-Fi的可見光無線通信(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。

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

　　隨著移動無線存取的需求不斷成長，國內(nèi)資訊，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)，CCC認(rèn)證，可能都不足以解決問題，此現(xiàn)象被稱作「頻譜危機(Spectrum Crunch)」。但一項更具發(fā)展性的解決方案正悄悄現(xiàn)身；據(jù)統(tǒng)計，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)互補又不相干擾的帶寬，廠房照明，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。

　　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。

　　除了數(shù)據(jù)通訊，Li-Fi也帶來更進階的網(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。事實上，在發(fā)明電話僅僅四年后，LED燈管，貝爾就撥出了全世界第一通無線電話。這通電話是透過使用光、而非無線電的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)的研究團隊率先發(fā)展出現(xiàn)代Li-Fi的概念，研發(fā)的實驗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)，技術(shù)資訊，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使計算機、筆電和智能型手機等電子設(shè)備能夠連上無線網(wǎng)絡(luò)。雖然Wi-Fi最初僅針對上述設(shè)備發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛運用在連結(jié)生活各事物上：打印機、電視、喇叭、耳機，甚至運動鞋！簡單來說，Li-Fi的角色等同于Wi-Fi，只是使用光波作為媒介，而非無線電訊號。

　　LED燈泡因為省電、安全性高， LED置換工程，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)，因此可以同時提供照明以及無線數(shù)據(jù)傳輸。

　　想象將運用Li-Fi技術(shù)的LED燈泡裝設(shè)在您的客廳、辦公室中，LED筒燈，或甚至是您的書桌及床邊的燈。運用Li-Fi之LED燈泡所照亮的地方，也都能同時享受由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臺燈變成類似Wi-Fi路由器的無線接取點。除了提供照明這個優(yōu)勢以外，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)，像是計算機、筆電、打印機、智能型電視、手機和平板等設(shè)備必須相互爭取帶寬。而隨著冰箱、手表、相機等更多能使用Wi-Fi的裝置陸續(xù)面世，LED照明品牌，加上來自移動網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)分流，商業(yè)照明，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(Electromagnetic Interference, EMI)，影響飛機設(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

　　無線電波能穿透墻和天花板，LED照明工程，但光則無此能力，這區(qū)隔出Wi-Fi與Li-Fi在數(shù)據(jù)保護方面的差異。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)計算機。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)LED燈更能提升到9Gbps。

　　Li-Fi如何運作

　　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。這套運作模式的概念和摩斯密碼雷同，但速度卻可達數(shù)百萬倍，技術(shù)資訊，已是人眼無法辨識的速度。

　　接收器有光學(xué)組件，醫(yī)院led照明，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。

　　Li-Fi的必備條件

　　Li-Fi是一項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，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)性成長不只是因為使用者增加，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，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)運作和用戶體驗，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(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，LED天花燈，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，節(jié)能與環(huán)保，因為光線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，家用照明，每個光源都是一個無線存取點，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，便成了網(wǎng)絡(luò)運作最重要的課題：網(wǎng)絡(luò)必須要能在存取點之間「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。對于Li-Fi的運作來說，都是相當(dāng)基本的需求。

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