信号通信传输

专题丨Li-Fi来了，来撼动Wi-Fi地位了？

我们对手机的依赖程度越来越强，智能手机甚至宛如一部分人的身体器官，人机合一、融为一体。当然这只是一个夸张的说法，但也是对实际情况的一个客观控诉。现在你到了一个陌生地方的第一句话是什么？“请问这里的Wi-Fi密码是多少？”这是一句多么熟悉的开场白啊，有线宽带连接和Wi-Fi已逐渐成为生活中不可或缺的一部分。然而，除了Wi-Fi无线网技术以外，还有另外一种技术叫Li-Fi ，使用它也能上网。

什么是Li-Fi？

Li-Fi，英文全称：Light Fidelity，被称作光照上网技术或者灯光上网技术，是一种利用可见光通讯技术（VLC）来实现互联网的信息传输的技术。通俗地讲，光照上网技术就是以各种可见光源作为信号发射源，通过控制器控制灯光的通断，从而控制光源和终端接收器之间的通讯。浅白点说，Wi-Fi是利用无线信号上网，而Li-Fi是利用光源上网，也就是说，有光的地方就可以上网。

Li-Fi（Light Fidelity）光保真技术，该技术是一种利用可见光波谱进行数据传输的全新无线传输技术。Li-Fi通过在LED上植入一个微小的芯片，利用电信号控制发光二极管（LED）发出肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息，这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接只要在室内开启电灯，无需Wi-Fi也可接入互联网。可见光无线通信是利用快速的光脉冲无线传输信息。根据不同速率在光中编码信息完全可行，例如LED开表示1，关表示0，通过快速开关就能传输信息。由于LED的发光强度，人眼不会注意到光的快速变化。与光纤通信拥有同样的优点，高带宽，高速率，不同的是，Li-Fi是使光传播在我们周围的环境中，自然光能到达的任何地方，就有Li-Fi的信号。Li-Fi技术是运用已铺设好的设备（无处不在的灯泡），只要在灯泡上植入一个微小的芯片，就能变成了类似于AP（WiFi热点）的设备，使终端随时能接入网络。

有何技术特点？

1、广泛性：LED的响应时间短、寿命长、无辐射，所有的LED灯都可成为互联网的基站。2、低成本及节能：目前广泛使用的无线电数据传输方式，最显著的使用领域即无线移动通信（手机），为了满足对通信效果的需求，要建立大量的基站以增强通信信号。光通信具有极高的能源利用效率，其通信功率仅占照明功率的5%左右，其信号通过LED照明灯具所发出，传输简单设备成本低廉。3、频谱资源丰富：如今应用于通信、导航、雷达、广播及无线电视的电磁波从长波到毫米波全波段的频率范围是从10kHz到300GHz，全部频谱宽度不大于3×102GHz；而可见光的波长范围为380nm至780nm，频率范围为3.85×106GHz到7.89×106GHz，频谱宽度大于4×106GHz，为现有通信频谱的13333倍。显而易见，可见光通信的频谱宽度远大于现在所有可用于通信的频谱宽度。4、保密性强：无线通信中的射频信号对人体有害，容易对其他设备产生电磁干扰，不适宜在电磁敏感区使用，如飞机、医院等。无线电通信还存在电磁波泄漏的可能，不适用在需要信息保密的传输场合。LED可见光通信则没有电磁干扰等问题，且具有安全性高的优势，用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至不需要信号的场所。5、实用性：我们可以对无线通信覆盖的盲区作填补，如地铁、隧道、航海、机舱及矿井等无线通信不畅的区域。

Li-Fi优势何在？

首先看看我们常用的Wi-Fi，其劣势在于信号覆盖范围小，尤其是面对墙壁，也容易被黑客劫持。虽然近年来带宽增加，但当太多人同时访问Wi-Fi时，速度也容易变慢。对于Li-Fi的优势，它所使用的可见光频段、频谱范围非常宽，带宽是Wi-Fi的1万倍，所以传输速度非常快，从结果上而言可以比Wi-Fi的100倍速度。Li-Fi极低的发热量使其不需要冷却设备也能稳定运行，非常节能。而且最重要的一点是，光无法穿墙，使用Li-Fi上网除了不用被其他人“蹭网”，还能有效避免黑客的攻击，很安全。

局限性并存

罗列这么多并不代表Li-Fi可完美取代Wi-Fi，除去前面提到的优势，Li-Fi也有自身的局限性。由于光源是信号发射源，如果灯光被阻挡或光源消失，网络信号就会被切断。而且光无法穿墙，所以一个房间需要一个Li-Fi灯泡，不然就无法接受网络信号。另外，由于Lifi的有效范围较小，和电话信号、Wifi等可以借由卫星覆盖全球的技术不同，部分地区将会难以使用。最重要的是，为了要提供完整的网络运作和用户体验，Li-Fi需要双向通讯。

全新的连接生态系统

Li-Fi是Wi-Fi和4G / 5G的补充，并不是替代品。Li-Fi技术解决了Wi-Fi的安全性和带宽容量挑战，但该技术主要是对Wi-Fi进行补充而不是取代。Li-Fi可以被用于路灯，作为智能城市应用的接入点。家用电器的指示灯可以通过天花板灯将这些设备连接到互联网，而带有集成LED的可穿戴式设备可以监控健康参数并将数据发送到互联网。

另一方面，无线局域网传输技术也在更新换代，Wi-Fi联盟也已宣布启动Wi-Fi 6认证计划。在MU-MIMO、160MHz信道带宽、8*8MIMO等技术的引入升级，Wi-Fi 6 的最高速率可达9.6Gbps，作为对比 Wi-Fi 5 为3.5 Gbps。更多的设备接入且能够加快每台设备的速度，Wi-Fi 6 最为重要的一点改进是支持OFDMA技术，简单来说它允许一次向多个设备传输数据。根据不同的连接需求，Li-Fi、5G和Wi-Fi可以协同工作以带来优越的连接体验和安全保障。在不同的应用场景之下，它们各自发挥着自己的优势，相互之间可以协同配合。Li-Fi、蜂窝和Wi-Fi甚至可以同时使用，以获得更大的带宽。

进阶：激光Li-Fi？

低延迟和更高的传输速率是Li-Fi的两大优势，Li-Fi并不是取代Wi-Fi，更多情况下，Li-Fi应该是作为现有通信技术的补足和完备。LED灯不仅仅只是一个光源，就像手机从最初只有通话功能到现在的小型移动计算机，LED灯也可以有一个类似的飞跃。而在CES上，SLD Laser公司通过其激光LiFi演示了20Gb/s的数据速率。目前正在推出的5G无线通信应至少达到1Gb/s的速率，最终可能达到10Gb/s。将Li-Fi置于激光器而非LED之上可以提高性能，因为可以更快地调制激光器，并且光功率可以更大，从而扩大了范围。为了获得高光功率而不造成眼睛伤害，使用发射蓝光的激光激发磷光体，产生白光。这样可以将功率降低到人眼安全的水平，同时仍保持激光器优于LED的优势。

结语

以目前的技术和社会发展阶段来看，且目前的Li-Fi技术尚处于实验室阶段，还不够成熟。因此要想实现Li-Fi大规模商用，飞入寻常家，还是非常困难的。毕竟可见光技术不单单涉及通信技术范畴，还涉及到光的技术范畴，因此还是有大量的认证工作需要去完善和梳理的。也难过传统市场需求这一关，无论任何技术，市场需求都是成功的第一要素。而如今家家都有无线局域Wi-Fi，随着Wi-Fi6的即将普及，Wi-Fi已处于一个相对比较成熟、大规模商用的发展阶段。