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5G驱动下,Li-Fi能否成为Wi-Fi替代方案?

时间:2019-11-19 作者:Yoelit Hiebert 阅读:
Li-Fi是以光来传输数据,特别是以可见光光谱的光线;LED光源就是一个理想的Li-Fi通讯途径...

英国爱丁堡大学(Edinburgh University)的教授Harald Hass在2011年发表了以「用灯泡无线传输数据」(Wireless Data from Every Light Bulb)的TED Talk演说,提出了Li-Fi (light fidelity)这个新颖的技术名词。

就像是所有的光学无线通信技术,Li-Fi是以光来传输数据,特别是以可见光光谱的光线;LED光源就是一个理想的Li-Fi通讯途径,因为它们能以非常快的速率循环,又不会造成破坏。而LED若用以做为Li-Fi讯号数据传输,其调变速率能快到不被人眼察觉,因此在空间中的照明光线不会有闪烁或是发生其他可辨别的变化。

而Li-Fi最大的优势就是几乎没有带宽限制,可见光光谱是无线电频谱的数倍宽,因此当我们听到Wi-Fi技术可能已经达到容量极限时,基本上Li-Fi不会有这种问题。支持者认为,广泛布署Li-Fi不但将能解决目前的Wi-Fi带宽限制问题,也因此将使其成为实现5G的基础。

Li-Fi可透过在包含讯号处理电路与韧体的LED照明组件,在同一个空间中实现。就像Wi-Fi一样,来自连网络由器的数据透过硬件线路提供,然后以光调变的方式嵌入发射的光线中;藉由光接收器(photoreceiver)将接收到的光转换回二进制数据。使用恰当的硬件与韧体可支持双向数据传输,理论上可达到200+Gbps。

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Li-Fi原理图

Li-Fi还有其他优点,例如强化的安全性──因为光线是不会穿墙的;此外也提升了网络的可靠性,因为Li-Fi发射器可以整合到房间或建筑中的每一盏灯具,因此消除了Wi-Fi会遇到的节点架构瓶颈。这让Li-Fi在某些Wi-Fi讯号很容易中断或是不被允许(例如在核电厂中)的场所,或是需要快速安全传输较大数据文件(如医院中)的应用上,成为具吸引力的替代方案。

而因为Li-Fi接收器是会寻找光线强度的变化,所以在日光环境甚至日光直射环境中也能运作;在室内空间中,Li-Fi不需要光源与接收器之间的可见直线距离,因为墙壁与其他表面之间的光线反射也能被侦测到。此外该技术也能在光线低到10%的环境中运作,尽管以人眼来看这样的空间很暗,实际上数据还是会被发射。

当然,就像所有的技术一样,Li-Fi也有缺点,最显着的就是传述距离的限制以及较高的布建成本──至少目前是如此。该技术过去几年已经被导入一些利基型应用,例如手机应用中的定向通讯,最知名的是透过发送折价券或是促销讯息,将消费者导引至零售卖场;这种通讯是单向的,不过需要消费者能透过手机应用程序接受Li-Fi讯号。

最近照明业者Signify (前身为Philips Lighting)发表了一套Li-Fi系统Trulifi,号称能在使用者空间中支持灯具与灯具之间速率达150 Mbps的无缝传输,固定式的点对点(fixed, point-to-point)连结则可达到250 Mbps速率。

该公司表示,德国的汉堡足球俱乐部(Hamburger SV)就在体育场的记者室中安装了Trulifi系统,缓解了媒体遭遇的Wi-Fi传输瓶颈。媒体记者在发稿的笔记本电脑上安装USB转接器,就能与记者室天花板上支持Li-Fi的灯具双向通讯。

虽然Li-Fi拥有不少吸引人的功能,但广泛的市场采用尚未起飞;除了传输距离以及成本的限制,缺乏产业标准也是一个问题,这会让制造商就会不太愿意将Li-Fi功能整合到产品中,因此在产业界推动标准化之前,Li-Fi恐怕还只会是小众型的「精品」技术。

(原文发表于ASPENCORE旗下EDN美国版;参考链接: Li-Fi: An attractive alternative to Wi-Fi ,by Yoelit Hiebert;本文作者为LED照明技术领域专家;编译:Judith Cheng)

 

本文为EDN电子技术设计 原创文章,禁止转载。请尊重知识产权,违者本司保留追究责任的权利。
Yoelit Hiebert
Yoelit Hiebert过去十年一直从事LED照明领域的工作,在行业制造和最终用户方面拥有丰富的经验。 她与照明工程协会一起,积极参与固态照明和控制标准的开发。Yoelit拥有密苏里科技大学的电子工程学士学位和硕士学位。她是注册专业工程师,通过认证的能源经理,并获得了国家照明行业资格认证委员会的照明认证。
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