光照上網技術

光照上網技術，又稱燈光上網技術。它是一種無需WiFi信號，從而使用由LED燈把光源轉換成網路信號的形式來實現網際網路交接的技術。

基本介紹

• 中文名：光照上網技術
• 外文名：Light Fidelity
• 縮寫：Li-Fi
• 又稱：燈光上網技術
• 技術：可見光通訊技術
• 學科：通信工程

簡介

光照上網技術（又稱燈光上網技術，英語：Li-Fi，英文全稱：Light Fidelity），是利用可見光通訊技術（VLC）來實現網際網路的信息傳輸。通俗地講，光照上網技術就是以各種可見光源作為信號發射源，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。它具有高頻寬（其頻寬是WIFI的1萬倍）、高安全性（室內電腦、移動終端信息不會泄露到室外）、節能等特點。儘管Li-Fi燈泡必須保持打開狀態才能傳輸數據，但是燈泡可以調暗至人眼看不到的程度，卻仍然能夠運行。

該項技術是由德國的哈拉爾德·哈斯發明，上海復旦大學計算機科學技術學院在2013年10月16日研發的一種新技術。

歷史

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，並在2012年成立了PureLiFi （又稱PureVLC）公司，成功實現了利用光傳輸數據的技術。2013年開始商業化第一步——由哈羅德·哈斯擔任首席科學官的pureVLC公司以5000英鎊的價格向一家美國醫療衛生供應商出售了第一台LiFi設備。

標準

像Wi-Fi一樣，Li-Fi是無線的，使用類似的802.11協定，但是它使用紫外線，紅外線和可見光通信（而不是無線電波），它具有更大的頻寬。

可見光通信技術（即VLC）的一部分是在IEEE802工作組建立的通信協定之後建模的。但是，IEEE 802.15.7標準已經過時，沒有考慮到光無線通信領域的最新技術發展，特別是引入了光正交頻分復用（O-OFDM）調製方法，已針對數據速率，多路訪問和能源效率進行了最佳化。引入O型OFDM的意味著對於光學無線通信的標準化的新驅動器是必需的。

儘管如此，IEEE 802.15.7標準定義了物理層（PHY）和媒體訪問控制（MAC）層。該標準能夠提供足夠的數據速率來傳輸音頻，視頻和多媒體服務。它考慮了光傳輸的移動性，與基礎設施中存在的人造光源的兼容性以及環境照明可能產生的干擾。MAC層允許與TCP / IP協定一樣使用與其他層的連結。

該標準定義了三個不同速率的PHY層：

• PHY 1成立於室外，工作速率從11.67 kbit / s到267.6 kbit / s。
  
• PHY 2層允許達到1.25 Mbit / s到96 Mbit / s的數據速率。
  
• PHY 3用於許多發射源，採用稱為色移鍵控（CSK）的特定調製方法。PHY III可以提供從12 Mbit / s到96 Mbit / s的速率。
  

PHY I和PHY II識別的調製格式是開關鍵控（OOK）和可變脈衝位置調製（VPPM）。用於PHY I和PHY II層的曼徹斯特編碼包括通過用OOK符號“01”表示邏輯0和用OOK符號“10”表示全部具有DC分量的邏輯1的傳送數據內部的時鐘。直流分量在邏輯0的延長運行的情況下避免消光。

首款VLC智慧型手機樣機於2014年1月7日至10日在拉斯維加斯消費電子展上亮相。該手機採用SunPartner的Wysips CONNECT技術，將光波轉化為可用能量，使手機無需接收和解碼信號利用其電池。一個清晰的水晶玻璃薄層可以添加到手錶和智慧型手機，使他們太陽能供電的小螢幕。智慧型手機在典型的一天中可以獲得15%的電池續航時間。使用這項技術的第一款智慧型手機應該在2015年到貨。該螢幕還可以接收VLC信號以及智慧型手機相機。這些智慧型手機的螢幕成本在2美元到3美元之間，比大多數新技術便宜得多。

飛利浦照明公司已經為商店的購物者開發了VLC系統。他們必須在他們的智慧型手機上下載應用程式，然後他們的智慧型手機與商店中的LED一起工作。LED可以指出他們在商店中的位置，並根據他們在哪個通道上以及他們在看什麼來給他們相應的優惠券和信息。

技術優劣

優勢

高頻寬：Li-Fi所使用的可見光頻段、頻譜範圍非常寬，所以Li-Fi的單個數據信道的頻寬就可以很高，也可以容納更多的信道作並行傳輸，從而讓整個傳輸速度大幅度的提升。從結果上而言可以達到傳統Wifi的100倍速度（Wifi方面的速度以韓國所保持的截止至2011年的世界紀錄為準）

節能：目前廣泛套用的蜂窩網路、Wi-Fi設備都存在著發熱量大及能量轉化率低的問題。比如蜂窩網路基站內的設備，其頻率不高，但其能量轉化率不足一成，其餘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就沒有這個問題，極低的發熱量使其不需要冷卻設備也能穩定運行，LED相對於傳統燈泡非常節能。

高安全性：光無法穿牆傳輸信號，也就意味著它的安全性很強，像Wi-Fi使用中所出現的“蹭網”現象，就可以有效避免。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，並侵入兩個信道才能完成一次真正意義上的攻擊。

容易操作：通過調整燈罩的方向即可調整目標區域，可以直接看到數據傳送的路線。

劣勢

由於這種Lifi技術也局限性，包括若燈光被阻擋或光源一旦消失，網路信號將被切斷。

同樣，正因為光無法穿牆，相比於一個家庭可以有一個Wifi路由器來供應全家的Wifi，Lifi必須要每個家庭成員的附近都有一個正在運行的Lifi燈泡。

由於Lifi的有效範圍較小，和電話信號、Wifi等可以藉由衛星覆蓋全球的技術不同，部分地區將會難以使用。

另外，這類光通信都是屬於單向傳送通路，如果實現正式的上網，需要一對通路來構成雙向通信。

應用程式

安全

與Wi-Fi使用的射頻波形不同，燈不能穿過牆壁和門。這使得它更安全，更容易控制誰可以連線到網路。只要透明材料等視窗被覆蓋，獲得了鋰-Fi信道僅限於房間內的設備。

水下套用

大多數遠程操作的水下航行器（ROV）使用電纜來傳輸指令，但是電纜的長度則限制了ROV可以檢測到的區域。但是，由於光波可以通過水流，Li-Fi可以在車輛上實現接收和傳送信號。

雖然理論上可以將Li-Fi用於水下套用，但其實用性受到光線能夠穿透水的距離的限制。大量的光線不能穿透200米以上。過去1000米，沒有光線穿透。

醫院

現在許多治療方法涉及多個人，Li-Fi系統可能是一個更好的系統來傳輸有關患者信息的溝通。除了提供更高的速度，光波也具有影響不大的醫療儀器和人體。

車輛

車輛可以通過前後燈互相通信，以提高道路安全。路燈和交通信號也可以提供有關當前道路情況的信息。

工業自動化

在工業領域的任何地方都需要傳輸數據，Li-Fi能夠取代滑環，滑動觸點和短電纜，如工業乙太網。由於自動化過程通常需要Li-Fi的實時功能，因此它也是通用工業無線LAN標準的替代。