比Wi-Fi快100倍的Li-Fi，并不是替代而是一種補(bǔ)充

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)線通信，這是一種新興的無(wú)線協(xié)議，使用可見(jiàn)光譜來(lái)提供無(wú)線網(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?！?/p>

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，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?！?/p>

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 Li-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?！?/p>

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)線發(fā)射器上。 無(wú)線發(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)?！?/p>

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)線電話，藍(lán)牙設(shè)備和Wi-Fi 之類的現(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?！凹夹g(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?！癓i-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)?！?/p>

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)線網(wǎng)絡(luò)，只要墻壁沒(méi)有窗戶。

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)線架構(gòu)的企業(yè)的?！?/p>

2017年3月消息，荷蘭愛(ài)因霍芬科技大學(xué)也開(kāi)發(fā)了新式Li-Fi系統(tǒng)，它用紅外光傳輸數(shù)據(jù)，最快速度可以超過(guò)40Gbit／s。據(jù)稱，用紅外光線組建無(wú)線網(wǎng)絡(luò)就可以提高網(wǎng)速，速度將會(huì)比現(xiàn)有系統(tǒng)快100倍。報(bào)道指，研究人員通過(guò)實(shí)驗(yàn)證實(shí)，相距2.5米網(wǎng)速可達(dá)42.8Gbit／s，而在目前網(wǎng)絡(luò)速度平均只有17.6Mbit／s的荷蘭，這速度是激增得非常給力。

研究人員預(yù)計(jì)，再過(guò)5年后Li-Fi就會(huì)投入使用，最開(kāi)始時(shí)可能是消費(fèi)設(shè)備使用，比如視頻監(jiān)視器、筆記本、平板。研究人員表示，用中央“光天線”向無(wú)線設(shè)備發(fā)送波長(zhǎng)不同的光線，當(dāng)不同的設(shè)備爭(zhēng)奪網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)出現(xiàn)擁堵。此外，使用新系統(tǒng)時(shí)必須從光纖獲得直接光線，由于沒(méi)有活動(dòng)組件，所以系統(tǒng)不需要維護(hù)，不需要電力。

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)咨詢公司 J.Gold Associates 的總裁 Jack Gold 表示懷疑?！翱梢?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。

未來(lái)發(fā)展前景及對(duì)監(jiān)管的影響

在未來(lái)十年內(nèi)，信息的傳輸量將超出現(xiàn)有無(wú)線電頻譜的承載能力，Li-Fi不能僅僅被視為一種無(wú)線通信技術(shù)，更有望激活帶寬達(dá)到300THz的可見(jiàn)光譜頻譜資源，是破解傳統(tǒng)無(wú)線電頻譜資源嚴(yán)重匱乏困局的新途徑。

近期，Li-Fi主要應(yīng)用于電磁干擾敏感區(qū)域，典型場(chǎng)景包括水下、機(jī)艙、艦船、醫(yī)院、礦井、坑道、室外等，可以提供一種中近距離無(wú)線寬帶信號(hào)傳輸方式。遠(yuǎn)期，由于現(xiàn)階段在非電磁干擾敏感區(qū)域尚沒(méi)有殺手級(jí)應(yīng)用，只有當(dāng)高速高密度的需求超出無(wú)線電頻譜資源承載能力時(shí)，可見(jiàn)光通信的價(jià)值才會(huì)體現(xiàn)出來(lái)，典型場(chǎng)景包括家庭、辦公室、大型公共場(chǎng)所等室內(nèi)高速接入應(yīng)用領(lǐng)域。

Li-Fi使用的可見(jiàn)光頻譜相比無(wú)線電波更為豐富，目前使用無(wú)需牌照，自由使用。從頻譜管理角度看，一方面Li-Fi可以緩解移動(dòng)通信技術(shù)日益增長(zhǎng)的頻譜需求，應(yīng)密切關(guān)注Li-Fi的發(fā)展進(jìn)程和應(yīng)用場(chǎng)景。另一方面，Li-Fi使用的可見(jiàn)光頻譜資源未來(lái)或需進(jìn)行管理，避免因?yàn)長(zhǎng)i-Fi的廣泛使用而出現(xiàn)干擾等問(wèn)題。