一文看懂Li-Fi技术

　　也许你只听过Wi－Fi，却未曾听过Li－Fi。所以，本文旨在带大家走近 Li－Fi 技术这一创新智慧，从多个方面包括原理、发明者、发展历程、特点和优势、应用前景、商用和测试等等，进行观察和剖析，让大家全方位地理解 Li－Fi 技术。

　　Li－Fi 是什么？

　　Li－Fi，是英文 Light Fidelity 的缩写，类似于Wi－Fi 。Li－Fi 使用电磁波谱的可见光部分，进行信息传输。它是一种双向、高速、完全网络化的无线通信技术，同时它也是一种可见光通信的形式，属于无线光通信的一部分。无线光通信包括红外和紫外通信，也包括可见光通信。然而，Li－FI是一种独特的形式，因为它既可以用于照明，也可以同时用于通信。

　　

　　（图片来源于：pureLiFi）

　　Li－Fi 技术，通过对于光线强度的调制（例如LED灯发出闪烁的光线）来传输数据。这种光的闪烁频率极高，肉眼是无法察觉的。只有光敏探测器才能检测到这种光线变化，然后将其转化成电信号的形式。

　　Li－Fi 工作原理是怎样的？

　　当LED灯泡上有恒定的电流通过时，灯泡就会激发出连续的光子流，然后我们就会观察到可见光。如果电流缓慢变化，输出的光线就会忽明忽暗。

　　因为LED灯泡是半导体设备，电流以及输出的光线，可以通过极高速的方式进行调制。然后，光电探测器会检测到这种信号，转化为电流的形式。这种光电调制是人眼无法察觉到的。

　　如下图所示：LED灯具利用信号处理技术，将数据嵌入到光束中，并且以超高的速度发给光电探测器，然后这种微小的光线变化会被转化为电信号，再转回数据流的形式，发送给计算机或者移动设备。

　　

　　（图片来源于：pureLiFi）

　　无线射频通信需要射频电路、天线和复杂的接收器。然而 Li－Fi 要简单的多，它使用的直接调制方法，和低成本红外通信设备使用的方法类似。红外通信，为了不损伤眼睛，所以功率受限。然而，LED灯泡可以具有高亮度，能够达到很高的数据传输率。

　　Li－Fi 有哪些特点和优势？

　　作为一个无线通信系统来说，Li－Fi 的特点和优势包括：容量、效率、安全性等。这些包括和 Wi－Fi 对比优势，但是从本质上来说，两种技术是可以互补的。

　　容量

　　带宽：可见光频谱资源十分丰富，目前无需授权，可直接使用。

　　数据密度： Li－Fi 具有1000倍于Wi－Fi的数据密度，因为可见光可紧密低包含于照明区域中，而射频通信往往会发生分散，造成干扰。

　　高速度：因为低干扰，高设备带宽和高强度光学输出，所以数据率十分高。

　　规划：规划很简单，因为在人们进行通信的地方往往有照明设施，而且信号强度较好。

　　效率

　　低成本：相对于射频通信，需要的元件更少。

　　能量：LED照明本身就是节能的，数据传输只需要微不足道的额外功率。

　　环境：射频在水下十分难以传输，但是Li－Fi可以在水中很好传输。

　　安全

　　健康：地球上的生命已经适应暴露在可见光中，所以该技术没有健康方面的忧虑。

　　无害：可见光通信，可以避免在某些特定条件下干扰电子电路。

　　保密性

　　密闭：Li－Fi 信号很难被窃听，因为信号局限于照明区域，无法穿墙。

　　控制：数据是直接从一个设备传输到另外一个，用户可以了解数据的去向，没有必要附加安全措施，例如像蓝牙那样进行配对。

　　Li－Fi 可以有哪些应用？

　　LED（发光二极管）在在照明方面的使用量急剧增长，为Li－Fi 技术的应用带来了前所未有的机遇。

　　Li－Fi 特别适用于很多流行的网络“内容消费”应用，例如影音下载、直播等等。这些应用对于下行带宽的要求很高，但对于上行带宽要求很小。Li－Fi 可以使得大部分网络流量，从现有无线射频网络中分流出来，从而也拓展了蜂窝网和Wi－Fi 的容量。以下列举 Li－Fi 的一些相关应用：

　　RF 频谱救助：

　　蜂窝网络的一部分流量可以分流入Li－Fi 网络，对于下行链路特别有效，这也往往是瓶颈发生的地方。

　　智能照明：

　　任何私有或者共有的照明设备包括街灯，都可以用于提供Li－Fi 热点，同样的通信和传感器设施，也可以用于监视和控制照明和数据。

　　移动连接性：

　　笔记本、智能手机、平板电脑和其他移动设备，可以直接使用Li－Fi 互联。短程连接具有很高的数据率和安全性。

　　危险环境：

　　相对于来自危险环境（例如矿山和石油化工厂）的无线电电磁干扰，Li－Fi 是一个安全的选择。

　　医院和医疗保健：

　　Li－Fi 不产生电磁干扰，所以也不会干扰医疗设备，或者被核磁共振扫描仪干扰。

　　航空：

　　因为飞机上已经部署有LED设备，所以 Li－Fi 可以减少重量和布线，增加航空客舱座位布局的灵活性，也可以让乘客的移动设备和机上娱乐（IFE）系统相互连接。

　　水下通信：

　　因为水可以吸收射频信号，所以水下无法使用无线电通信。而声波的带宽极低，容易干扰海洋生物。Li－Fi 是短距离水下通信的一个良好解决方案。

　　车辆和交通：

　　头灯和尾灯、街灯都是LED的，包括交通标志也在向LED灯转变。所以，Li－Fi，有望用于车车通信、车和道路之间通信、道路安全和交通管理。

　　回避射频：

　　一些人对于射频过敏，Li－Fi 是一个很好的替代解决方案。

　　地理位置服务（LBS）：

　　高精度地理位置信息服务，例如广告和导航，让接收者可以及时收到和地理位置相关的信息。

　　玩具：

　　许多玩具具有LED灯，它们可以用于互动玩具之间极端低成本的通信。

　　Li－Fi 之父和Li－Fi 的成长历程

　　Li－Fi 这个概念，最初是由英国爱丁堡大学电子通信学院移动通信系主席、德国物理学家 HaraldHass（哈拉尔德·哈斯）教授发明。

　　

　　（图片来源于：pureLiFi）

　　哈拉尔德·哈斯教授于2011年，在一次TED演讲中，首次将这种可见光通信技术称为“Li－Fi”，从此Li－Fi 技术开始进入公众和媒体视线。哈拉尔德·哈斯教授当之无愧地成为“Li－Fi”之父。

　　

　　（图片来源于：pureLiFi）

　　2012年，他成立了“pureLiFi”公司，一家处于Li－Fi 技术商业化前沿的公司。

　　2013年，哈拉尔德·哈斯 教授 于在爱丁堡大学建立建立了世界上首个关于Li－Fi 研发的中心。

　　2016年，“pureLiFi”公司发明了世界上第一个Li－Fi 加密狗 LiFi－X，并集成到Li－Fi 灯具中。

　　上个月，哈拉尔德·哈斯 教授于今年11月在北京获得了国际半导体照明联盟（ISA）颁发的杰出贡献奖。

　　Li－Fi 商用产品和测试情况

　　最近，技术研发公司pureLiFi，已被新加坡媒体资讯通信发展管理局（IMDA）批准在新加坡展开Li－Fi测试。目前为止， pureLiFi已经公布了三个版本的Li－Fi系统，包括由全球首个Li－Fi加密狗组成的LiFi－X，以及与法国照明制造商Lucibel 合作开发的LiFi 集成照明设备。

　　随着物联网的发展，联网的设备将在2020年左右超过500亿个，无线频谱资源匮乏引发的带宽危机，已经越来越严重。另外，每年世界所需要使用的无线数据量也在不断增加。所以，Li－Fi 为解决这些挑战提供了一条新思路和方案。Li－Fi 在新加坡的测试，也将有助于提高新加坡在未来5G和物联网领域的国际竞争力。