不久前，國際電氣電子工程師協會（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的物理層。

而標準的發布不僅是成功將“Li-Fi”帶入了大眾視野，更重要的是將為光通信的發展與普及提供統一的技術規范和接口。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有哪些優勢與不足？有什么樣的用武之地呢？

Li-Fi

開燈有網？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。

定義

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、高速無線網絡傳輸的科技，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 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。

原理

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接入網絡后，其他支持Li-Fi的設備就能在范圍內接入網絡。

Li-Fi其實是通過調節光線頻率來傳播數據的，但這種調節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。

優勢

Li-Fi可達到傳統Wi-Fi傳輸速度的100倍所使用的可見光頻段、頻譜范圍非常寬，所以Li-Fi的單個數據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。

Li-Fi無需考慮能源轉化問題，LED相對于傳統燈泡更加節能，極低的發熱量使其不需要冷卻設備也能穩定運行。目前廣泛應用的蜂窩網絡、Wi-Fi設備都存在著發熱量大及能量轉化率低的問題。例如，蜂窩網絡基站內的設備，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。

Li-Fi的安全性很強，由于光無法穿墻傳輸信號，可以有效避免人們日常使用Wi-Fi所遇到的“蹭網”現象。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。

挑戰

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，若燈光被阻擋或光源一旦消失，網絡信號將被切斷。雖然經過墻面反射的光線依然可以傳輸數據，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。

Li-Fi

潛力無限？聊聊Li-Fi用武之地

仔細算來，Li-Fi面世也已經十余載了，在傳輸速度、安全性等方面有著較大優勢，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模化應用。

現存的技術問題

可見光通信的抗干擾能力較差，“關燈即斷網”，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產生干擾，導致卡頓。

面對光纖覆蓋率極高的國內市場，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等可以借由人造衛星覆蓋全球的技術不同，部分地區很難落地應用。

Li-Fi應用場景

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%以上的網絡環境都可以采用Wi-Fi進行數據傳輸。但在一些特殊的環境中，Li-Fi有著得天獨厚的優勢，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、醫院和工業應用等場景恰恰能夠成為Li-Fi的試煉場。

飛機是一個對無線電信號敏感的特殊空間。首先，飛機客艙內需要考慮電磁兼容問題，不得和其他無線電信號發生干擾；第二，飛機里人員密集，對網絡需求量可能比較大，需要提升傳輸速率；第三、由于使用環境的狹小和特殊性，走線是否方便也是飛機客艙實現無線通信的問題之一；第四，發熱量大、能量轉化率、運行穩定性和安全性等，也都是飛機客艙實現和控制無線通信所要優先考慮的問題。

在醫療場景中，許多用于監護、檢測、檢查及治療的電子醫療設備都工作在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Wi-Fi技術）進行無線數據傳輸，則可能會與電子醫療設備相互干擾，不僅影響設備的正常工作，終端通信質量也會顯著下降。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境中的高質量通信。此外，通過給予每個LED燈一個獨特的ISP連接，亦可以實現高保密性的信息傳輸，共享的數據將只提供給授權的醫生、護士和病人，幾乎沒有個人信息泄露。

在工業場景中，LiFi是工廠實現超低延時和零電磁干擾的最佳方案，Wi-Fi無法滿足智能工廠的超低延遲的需求，同時，Wi-Fi對于沒有做屏蔽保護措施的機器造成的電磁干擾，是一個很大的風險。LiFi可為智慧工廠帶來高速穩定的數據傳輸、零電磁干擾和低能耗的環境、滿足工業機器人的超低延遲需求等，更重要的是LiFi 是現代和未來工廠中唯一可以用于TSN和工業機器人的無線技術。

Li-Fi

展望未來

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通信、車燈通信、水下通信和醫院、核電站等特殊場所的特定通信和定位系統。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勢。

十余年中，業內不乏領頭企業大力推進，但至今沒有看到成熟的規模應用。如今Li-Fi新的標準落地，對Li-Fi產業以及整個通信產業來說是一件重大的利好事件，勢必將迎來新的發展機遇，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，這也將成為Li-Fi沖擊消費端、規模化應用的關鍵。