不久前，國際電氣電子工程師協(xié)會(IEEE)正式宣布已通過 802.11bb 并將其添加為基于光的無線通信標準。
這意味著，基于光波的無線傳輸——即Li-Fi，無需與WiFi競爭，而是并列于無線局域網(wǎng)的物理層。
而標準的發(fā)布不僅是成功將“Li-Fi”帶入了大眾視野，更重要的是將為光通信的發(fā)展與普及提供統(tǒng)一的技術規(guī)范和接口。
或許很多人并不熟悉Li-Fi，但這一看就是Wi-Fi的“親戚”。
那么，Li-Fi到底是如何工作的?其相較于Wi-Fi有哪些優(yōu)勢與不足?有什么樣的用武之地呢?
開燈有網(wǎng)?LiFi比WiFi快100倍
早在2008年英國愛丁堡大學的教授哈羅德·哈斯(Harald Hass)就開始了可見光通訊研究。
2011年10月，哈羅德·哈斯教授在當年的全球科技娛樂設計大會(TED Global)上首次公開提出Li-Fi這一概念。
Li-Fi (Light Fidelity) 是一種基于可見光通訊 (visible light communication，簡稱 VLC) 技術，能達到雙向、高速無線網(wǎng)絡傳輸?shù)目萍?，屬于光學無線通信 (Optical wireless communication，簡稱 OWC) 中的一種。
通俗來講，Li-Fi就是以各種可見光源作為信號發(fā)射源，通過控制器控制燈光的通斷，從而控制光源和終端接收器之間的通訊。換言之，大家熟悉的無線通信系統(tǒng) Wi-Fi 使用的是無線通信射頻 (RF) 訊號，而 Li-Fi 則使用的是可見光。
也就是說，Li-Fi技術可以借助已有的LED設備，在燈泡上植入一個小小的芯片或模組，使其變成一個Li-Fi AP，這樣Li-Fi AP接入網(wǎng)絡后，其他支持Li-Fi的設備就能在范圍內(nèi)接入網(wǎng)絡。
Li-Fi其實是通過調(diào)節(jié)光線頻率來傳播數(shù)據(jù)的，但這種調(diào)節(jié)下燈泡閃爍速度極快，可達每秒百萬次以上，而且不會影響燈光強度，因此人眼根本察覺不到閃爍和燈光變化，但Li-Fi設備上光電二極管這樣的光敏傳感器卻能感受到其變化。
由于Li-Fi所使用的可見光頻段、頻譜范圍非常寬，所以Li-Fi的單個數(shù)據(jù)信道的帶寬就可以很高，也可以容納更多的信道作并行傳輸，從而讓整個傳輸速度大幅度的提升，甚至可以達到傳統(tǒng)Wi-Fi傳輸速度的100倍。
更重要的是，目前廣泛應用的蜂窩網(wǎng)絡、Wi-Fi設備都存在著發(fā)熱量大及能量轉化率低的問題。例如，蜂窩網(wǎng)絡基站內(nèi)的設備，其頻率不高，能量轉化率不足一成，其余九成多的能量都轉化成熱量，需要引入冷卻設備以保持正常運行。
而Li-Fi顯然就無需考慮能源轉化問題，LED相對于傳統(tǒng)燈泡更加節(jié)能，極低的發(fā)熱量使其不需要冷卻設備也能穩(wěn)定運行。
此外，由于光無法穿墻傳輸信號，這也就意味著Li-Fi的安全性很強，可以有效避免人們?nèi)粘Ｊ褂肳i-Fi所遇到的“蹭網(wǎng)”現(xiàn)象。
同時，Li-Fi的上行和下行信道是獨立運行的，黑客必須處在同一個房間之中，并侵入兩個信道才能完成一次真正意義上的攻擊。這無疑是提升了通信的安全性。
功過參半，保障安全的同時，光線傳輸也帶來了傳輸范圍的挑戰(zhàn)，若燈光被阻擋或光源一旦消失，網(wǎng)絡信號將被切斷。雖然經(jīng)過墻面反射的光線依然可以傳輸數(shù)據(jù)，甚至能保證到70Mbit/s的速度，但穿過墻體這樣的操作就并非Li-Fi可以輕易實現(xiàn)的了。
同樣，正因為光無法穿墻，相比于一個家庭可以有一個Wi-Fi路由器來供應全家的網(wǎng)絡接入，而Li-Fi必須要每個家庭成員的附近都有一個正在運行的Li-Fi燈泡。
潛力無限?聊聊Li-Fi用武之地
仔細算來，Li-Fi面世也已經(jīng)十余載了，在傳輸速度、安全性等方面有著較大優(yōu)勢，卻遲遲沒有迎來更加廣闊的應用空間，主要原因也是可見光的通信方式功過參半，也會在一定程度上限制其規(guī)?；瘧谩?/p>
首先是可見光通信的抗干擾能力較差，“關燈即斷網(wǎng)”，而在人員密集的場所，人的活動軌跡都可能對不同位置的光線造成影響，從而對Li-Fi產(chǎn)生干擾，導致卡頓。
其次，面對光纖覆蓋率極高的國內(nèi)市場，Li-Fi想要像Wi-Fi一樣走入千家萬戶并非易事。同為光通信的光纖在終端配套上更加成熟，從手機等智能硬件，到智能家居設備幾乎都裝載了Wi-Fi模塊，而Li-Fi模塊的成本尚未能夠與其抗衡，所以也很難撬動這些應用場景。
由于Li-Fi的有效范圍較小，和電話信號、Wi-Fi等可以借由人造衛(wèi)星覆蓋全球的技術不同，部分地區(qū)很難落地應用。
那Li-Fi還有用武之地嗎?
當然有!
對比來看，Wi-Fi的普及在于其普適性，90%以上的網(wǎng)絡環(huán)境都可以采用Wi-Fi進行數(shù)據(jù)傳輸。但在一些特殊的環(huán)境中，Li-Fi有著得天獨厚的優(yōu)勢，比如：無線電不易覆蓋、對無線電信號敏感的特殊空間、在特定的空間內(nèi)的大量信息傳輸以及對安全性要求極高等場景。
因此飛機、醫(yī)院和軍事應用等場景恰恰能夠成為Li-Fi的試煉場。
具體來看，飛機是一個對無線電信號敏感的特殊空間。首先，飛機客艙內(nèi)需要考慮電磁兼容問題，不得和其他無線電信號發(fā)生干擾;第二，飛機里人員密集，對網(wǎng)絡需求量可能比較大，需要提升傳輸速率;第三、由于使用環(huán)境的狹小和特殊性，走線是否方便也是飛機客艙實現(xiàn)無線通信的問題之一;第四，發(fā)熱量大、能量轉化率、運行穩(wěn)定性和安全性等，也都是飛機客艙實現(xiàn)和控制無線通信所要優(yōu)先考慮的問題。
而Li-Fi的優(yōu)勢就體現(xiàn)出來了。早在三年前，法國航空公司Latecoere集團和巴黎初創(chuàng)公司Oledcomm聯(lián)手推出機上Li-Fi網(wǎng)絡，理論上可以為每個座位提供100Mbps的網(wǎng)速。
在醫(yī)療場景中，許多用于監(jiān)護、檢測、檢查及治療的電子醫(yī)療設備都工作在2.4GHZ ISM頻段上。所以，在其周圍使用以2.4GHz作為工作頻率的射頻無線通信技術(即傳統(tǒng)Wi-Fi技術)進行無線數(shù)據(jù)傳輸，則可能會與電子醫(yī)療設備相互干擾，不僅影響設備的正常工作，終端通信質(zhì)量也會顯著下降。
顯然，Li-Fi技術可以巧妙的避免這一頻段沖突，其與醫(yī)療設備之間互不干擾，從而可以同時保證設備的正常運行以及在不同環(huán)境中的高質(zhì)量通信。
此外，通過給予每個LED燈一個獨特的ISP連接，亦可以實現(xiàn)高保密性的信息傳輸，共享的數(shù)據(jù)將只提供給授權的醫(yī)生、護士和病人，幾乎沒有個人信息泄露。
哈羅德·哈斯教授在2012年成立了PureLiFi (又稱PureVLC)公司，成功實現(xiàn)了利用光傳輸數(shù)據(jù)的技術。隨后便在2013年開始了商業(yè)化的第一步——公司以5000英鎊的價格向一家美國醫(yī)療衛(wèi)生供應商出售了第一臺LiFi設備。
時至今日，PureLiFi陪伴了Li-Fi的成長與發(fā)展，仍是行業(yè)內(nèi)的領航企業(yè)。
PureLiFi在2018年推出了LiFi-XC套件，將以太網(wǎng)接入LiFi AP，改裝已有的LED照明網(wǎng)絡，然后借助附帶的USB LiFi Dongle，就可以讓電腦接入LiFi網(wǎng)絡。不過，其下載和上傳速率都只有43mbps，甚至無法與2.4GHz的Wi-Fi網(wǎng)絡比肩。
2021年4月27日，美國駐歐和駐非軍隊投資420萬美元，與PureLiFi打造了一套基于LiFi的無線通信系統(tǒng)，名為KiteFin。KiteFin也是全球首個大規(guī)模部署的LiFi系統(tǒng)，將數(shù)千個LiFi單元部署在戰(zhàn)略環(huán)境下。
KiteFin，圖源：電子發(fā)燒友網(wǎng)
借助LiFi自定義的通訊傳輸范圍，美國軍隊消除了數(shù)據(jù)泄露這樣的安全隱患，又不存在被干擾的可能，而且LiFi現(xiàn)場部署迅速，節(jié)省了建立通訊的時間。
同年，PureLiFi還發(fā)布了一個L-iFi應用于手機的視頻，展示了兩臺支持Li-Fi的手機進行文件分享、屏幕分享的速度和質(zhì)量。
這次展示中用到的兩臺手機并非定制機，而是套上了Li-Fi手機殼的手機，借助手機殼上的光電傳感器來傳輸和接收Li-Fi信號。
而國內(nèi)的手機終端廠商，OPPO也在2021年披露過有關LiFi的相關專利。
當時，知名數(shù)碼大V@新潮電子徐林發(fā)布的視頻顯示，OPPO當時實現(xiàn)的是使用LiFi技術進行手機投屏的操作。在體驗的手機上部有一個類似紅外傳感器的模塊，可以通過光線發(fā)射數(shù)據(jù)信息，而在電視端則有一個模塊用來接收光線信號，轉化成手機投屏的數(shù)據(jù)，并且基本上沒有什么延遲問題。
除了PureLiFi之外，全球首個提供LiFi技術的全球性照明企業(yè)昕諾飛也在持續(xù)推動Li-Fi的落地應用。其Trulifi無線光通信系統(tǒng)已經(jīng)成功應用于意大利、德國、美國以及荷蘭等地的學校，并在多個國家和地區(qū)開展了一系列的試點項目。
寫在最后
在應用方面，可見光通信其實還是擁有廣闊市場的，可以廣泛應用于室內(nèi)通信、車燈通信、水下通信和醫(yī)院、核電站等特殊場所的特定通信和定位系統(tǒng)。
尤其是在無線電頻段越來越擁堵之際，Li-Fi不是Wi-Fi的替代品，而是對Wi-Fi傳輸場景的補盲，畢竟非無線電是它最大的優(yōu)勢。
十余年中，業(yè)內(nèi)不乏領頭企業(yè)大力推進，但至今沒有看到成熟的規(guī)模應用。如今Li-Fi新的標準落地，對Li-Fi產(chǎn)業(yè)以及整個通信產(chǎn)業(yè)來說是一件重大的利好事件，勢必將迎來新的發(fā)展機遇，而如何與Wi-Fi、5G等無線傳輸共存或許是其首先要解決的挑戰(zhàn)，這也將成為Li-Fi沖擊消費端、規(guī)?；瘧玫年P鍵。
參考資料：
《面世十載，LiFi的春天何時到來?》，電子發(fā)燒友網(wǎng)
《2022年LiFi市場將達2千億美元 昕諾飛加速應用場景和項目落地》，電子發(fā)燒友觀察
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