也許你只聽(tīng)過(guò)Wi-Fi,卻未曾聽(tīng)過(guò)Li-Fi,。所以,,本文旨在帶大家走近 Li-Fi 技術(shù)這一創(chuàng)新智慧,從多個(gè)方面包括原理,、發(fā)明者,、發(fā)展歷程、特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),、應(yīng)用前景,、商用和測(cè)試等等,進(jìn)行觀察和剖析,,讓大家全方位地理解 Li-Fi 技術(shù),。
Li-Fi 是什么?
Li-Fi,,是英文 Light Fidelity 的縮寫(xiě),,類似于Wi-Fi 。Li-Fi 使用電磁波譜的可見(jiàn)光部分,,進(jìn)行信息傳輸,。它是一種雙向、高速,、完全網(wǎng)絡(luò)化的無(wú)線通信技術(shù),,同時(shí)它也是一種可見(jiàn)光通信的形式,屬于無(wú)線光通信的一部分,。無(wú)線光通信包括紅外和紫外通信,,也包括可見(jiàn)光通信,。然而,Li-FI是一種獨(dú)特的形式,,因?yàn)樗瓤梢杂糜谡彰?,也可以同時(shí)用于通信。
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(圖片來(lái)源于:pureLiFi)
Li-Fi 技術(shù),,通過(guò)對(duì)于光線強(qiáng)度的調(diào)制(例如LED燈發(fā)出閃爍的光線)來(lái)傳輸數(shù)據(jù),。這種光的閃爍頻率極高,肉眼是無(wú)法察覺(jué)的,。只有光敏探測(cè)器才能檢測(cè)到這種光線變化,,然后將其轉(zhuǎn)化成電信號(hào)的形式。
Li-Fi 工作原理是怎樣的,?
當(dāng)LED燈泡上有恒定的電流通過(guò)時(shí),,燈泡就會(huì)激發(fā)出連續(xù)的光子流,然后我們就會(huì)觀察到可見(jiàn)光,。如果電流緩慢變化,,輸出的光線就會(huì)忽明忽暗。
因?yàn)長(zhǎng)ED燈泡是半導(dǎo)體設(shè)備,,電流以及輸出的光線,,可以通過(guò)極高速的方式進(jìn)行調(diào)制。然后,,光電探測(cè)器會(huì)檢測(cè)到這種信號(hào),,轉(zhuǎn)化為電流的形式。這種光電調(diào)制是人眼無(wú)法察覺(jué)到的,。
如下圖所示:LED燈具利用信號(hào)處理技術(shù),,將數(shù)據(jù)嵌入到光束中,并且以超高的速度發(fā)給光電探測(cè)器,,然后這種微小的光線變化會(huì)被轉(zhuǎn)化為電信號(hào),,再轉(zhuǎn)回?cái)?shù)據(jù)流的形式,發(fā)送給計(jì)算機(jī)或者移動(dòng)設(shè)備,。
(圖片來(lái)源于:pureLiFi)
無(wú)線射頻通信需要射頻電路,、天線和復(fù)雜的接收器。然而 Li-Fi 要簡(jiǎn)單的多,,它使用的直接調(diào)制方法,,和低成本紅外通信設(shè)備使用的方法類似。紅外通信,,為了不損傷眼睛,,所以功率受限。然而,LED燈泡可以具有高亮度,,能夠達(dá)到很高的數(shù)據(jù)傳輸率,。
Li-Fi 有哪些特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)?
作為一個(gè)無(wú)線通信系統(tǒng)來(lái)說(shuō),,Li-Fi 的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)包括:容量,、效率、安全性等,。這些包括和 Wi-Fi 對(duì)比優(yōu)勢(shì),但是從本質(zhì)上來(lái)說(shuō),,兩種技術(shù)是可以互補(bǔ)的,。
容量
帶寬:可見(jiàn)光頻譜資源十分豐富,目前無(wú)需授權(quán),,可直接使用,。
數(shù)據(jù)密度: Li-Fi 具有1000倍于Wi-Fi的數(shù)據(jù)密度,因?yàn)榭梢?jiàn)光可緊密低包含于照明區(qū)域中,,而射頻通信往往會(huì)發(fā)生分散,,造成干擾。
高速度:因?yàn)榈透蓴_,,高設(shè)備帶寬和高強(qiáng)度光學(xué)輸出,,所以數(shù)據(jù)率十分高。
規(guī)劃:規(guī)劃很簡(jiǎn)單,,因?yàn)樵谌藗冞M(jìn)行通信的地方往往有照明設(shè)施,,而且信號(hào)強(qiáng)度較好。
效率
低成本:相對(duì)于射頻通信,,需要的元件更少,。
能量:LED照明本身就是節(jié)能的,數(shù)據(jù)傳輸只需要微不足道的額外功率,。
環(huán)境:射頻在水下十分難以傳輸,,但是Li-Fi可以在水中很好傳輸。
安全
健康:地球上的生命已經(jīng)適應(yīng)暴露在可見(jiàn)光中,,所以該技術(shù)沒(méi)有健康方面的憂慮,。
無(wú)害:可見(jiàn)光通信,可以避免在某些特定條件下干擾電子電路,。
保密性
密閉:Li-Fi 信號(hào)很難被竊聽(tīng),,因?yàn)樾盘?hào)局限于照明區(qū)域,無(wú)法穿墻,。
控制:數(shù)據(jù)是直接從一個(gè)設(shè)備傳輸?shù)搅硗庖粋€(gè),,用戶可以了解數(shù)據(jù)的去向,沒(méi)有必要附加安全措施,例如像藍(lán)牙那樣進(jìn)行配對(duì),。
Li-Fi 可以有哪些應(yīng)用,?
LED(發(fā)光二極管)在在照明方面的使用量急劇增長(zhǎng),為L(zhǎng)i-Fi 技術(shù)的應(yīng)用帶來(lái)了前所未有的機(jī)遇,。
Li-Fi 特別適用于很多流行的網(wǎng)絡(luò)“內(nèi)容消費(fèi)”應(yīng)用,,例如影音下載、直播等等,。這些應(yīng)用對(duì)于下行帶寬的要求很高,,但對(duì)于上行帶寬要求很小。Li-Fi 可以使得大部分網(wǎng)絡(luò)流量,,從現(xiàn)有無(wú)線射頻網(wǎng)絡(luò)中分流出來(lái),,從而也拓展了蜂窩網(wǎng)和Wi-Fi 的容量。以下列舉 Li-Fi 的一些相關(guān)應(yīng)用:
RF 頻譜救助:
蜂窩網(wǎng)絡(luò)的一部分流量可以分流入Li-Fi 網(wǎng)絡(luò),,對(duì)于下行鏈路特別有效,,這也往往是瓶頸發(fā)生的地方。
智能照明:
任何私有或者共有的照明設(shè)備包括街燈,,都可以用于提供Li-Fi 熱點(diǎn),,同樣的通信和傳感器設(shè)施,也可以用于監(jiān)視和控制照明和數(shù)據(jù),。
移動(dòng)連接性:
筆記本,、智能手機(jī)、平板電腦和其他移動(dòng)設(shè)備,,可以直接使用Li-Fi 互聯(lián),。短程連接具有很高的數(shù)據(jù)率和安全性。
危險(xiǎn)環(huán)境:
相對(duì)于來(lái)自危險(xiǎn)環(huán)境(例如礦山和石油化工廠)的無(wú)線電電磁干擾,,Li-Fi 是一個(gè)安全的選擇,。
醫(yī)院和醫(yī)療保健:
Li-Fi 不產(chǎn)生電磁干擾,,所以也不會(huì)干擾醫(yī)療設(shè)備,,或者被核磁共振掃描儀干擾。
航空:
因?yàn)轱w機(jī)上已經(jīng)部署有LED設(shè)備,,所以 Li-Fi 可以減少重量和布線,,增加航空客艙座位布局的靈活性,也可以讓乘客的移動(dòng)設(shè)備和機(jī)上娛樂(lè)(IFE)系統(tǒng)相互連接,。
水下通信:
因?yàn)樗梢晕丈漕l信號(hào),,所以水下無(wú)法使用無(wú)線電通信。而聲波的帶寬極低,,容易干擾海洋生物,。Li-Fi 是短距離水下通信的一個(gè)良好解決方案,。
車輛和交通:
頭燈和尾燈、街燈都是LED的,,包括交通標(biāo)志也在向LED燈轉(zhuǎn)變,。所以,Li-Fi,,有望用于車車通信,、車和道路之間通信、道路安全和交通管理,。
回避射頻:
一些人對(duì)于射頻過(guò)敏,,Li-Fi 是一個(gè)很好的替代解決方案。
地理位置服務(wù)(LBS):
高精度地理位置信息服務(wù),,例如廣告和導(dǎo)航,,讓接收者可以及時(shí)收到和地理位置相關(guān)的信息。
玩具:
許多玩具具有LED燈,,它們可以用于互動(dòng)玩具之間極端低成本的通信。
Li-Fi 之父和Li-Fi 的成長(zhǎng)歷程
Li-Fi 這個(gè)概念,,最初是由英國(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。
(圖片來(lái)源于:pureLiFi)
哈拉爾德·哈斯教授于2011年,,在一次TED演講中,,首次將這種可見(jiàn)光通信技術(shù)稱為“Li-Fi”,從此Li-Fi 技術(shù)開(kāi)始進(jìn)入公眾和媒體視線,。哈拉爾德·哈斯教授當(dāng)之無(wú)愧地成為“Li-Fi”之父,。
(圖片來(lái)源于:pureLiFi)
2012年,他成立了“pureLiFi”公司,,一家處于Li-Fi 技術(shù)商業(yè)化前沿的公司,。
2013年,哈拉爾德·哈斯 教授 于在愛(ài)丁堡大學(xué)建立建立了世界上首個(gè)關(guān)于Li-Fi 研發(fā)的中心,。
2016年,,“pureLiFi”公司發(fā)明了世界上第一個(gè)Li-Fi 加密狗 LiFi-X,并集成到Li-Fi 燈具中,。
上個(gè)月,,哈拉爾德·哈斯 教授于今年11月在北京獲得了國(guó)際半導(dǎo)體照明聯(lián)盟(ISA)頒發(fā)的杰出貢獻(xiàn)獎(jiǎng)。
Li-Fi 商用產(chǎn)品和測(cè)試情況
最近,,技術(shù)研發(fā)公司pureLiFi,,已被新加坡媒體資訊通信發(fā)展管理局(IMDA)批準(zhǔn)在新加坡展開(kāi)Li-Fi測(cè)試。目前為止,, pureLiFi已經(jīng)公布了三個(gè)版本的Li-Fi系統(tǒng),,包括由全球首個(gè)Li-Fi加密狗組成的LiFi-X,,以及與法國(guó)照明制造商Lucibel 合作開(kāi)發(fā)的LiFi 集成照明設(shè)備。
隨著物聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,,聯(lián)網(wǎng)的設(shè)備將在2020年左右超過(guò)500億個(gè),,無(wú)線頻譜資源匱乏引發(fā)的帶寬危機(jī),已經(jīng)越來(lái)越嚴(yán)重,。另外,,每年世界所需要使用的無(wú)線數(shù)據(jù)量也在不斷增加。所以,,Li-Fi 為解決這些挑戰(zhàn)提供了一條新思路和方案,。Li-Fi 在新加坡的測(cè)試,也將有助于提高新加坡在未來(lái)5G和物聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力,。