科學(xué)大未來(lái)｜“Lifi”光速傳輸讓W(xué)ifi走入歷史

新網(wǎng)絡(luò)“LiFi”！

“開燈就有網(wǎng)”的時(shí)代要到來(lái)了？

我們即將迎來(lái)新的無(wú)線網(wǎng)絡(luò)標(biāo)準(zhǔn)LiFi ！

2023年7月12日，國(guó)際電氣電子工程師協(xié)會(huì)（IEEE）正式宣布已通過(guò) 802.11bb 并將其添加為基于光的無(wú)線通信標(biāo)準(zhǔn)。LiFi一詞是Light Fidelity的縮寫，是由該技術(shù)的先驅(qū)之一Harald Haas教授在2011年的TEDx TALK上創(chuàng)造的。它以WiFi的變體LiFi命名，直譯過(guò)來(lái)為“光保真度”，代表無(wú)線信號(hào)通過(guò)光信號(hào)傳輸獲得更高保真度和速度。

（圖片來(lái)源于攝圖網(wǎng)）

我們生活中最常見的電磁波是光，光具有“快、廣、指向性”的特點(diǎn)，如果能用光來(lái)當(dāng)做信息傳播的介質(zhì)，那么信息傳播的速度和廣度是不是就可以有著質(zhì)的提升呢？于是LiFi便誕生了。

Li-Fi是基于光波的無(wú)線傳輸，無(wú)需與WiFi競(jìng)爭(zhēng)，是并列于無(wú)線局域網(wǎng)的物理層。而標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)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(fā)展與普及提供統(tǒng)一的技術(shù)規(guī)范和接口。

（圖片來(lái)源于攝圖網(wǎng)）

Li-Fi如何工作的？

LiFi通過(guò)頭頂照明利用可見光進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，它使用LED燈的快速開關(guān)來(lái)傳輸數(shù)據(jù)，也就是使用可見光通信（VLC）系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸來(lái)實(shí)現(xiàn)。VLC 系統(tǒng)有兩個(gè)組件：

1.至少一個(gè)包含光電二極管的器件，以便接收光信號(hào)；

2. 配備信號(hào)處理單元的光源，用于傳輸信號(hào)。

（圖片來(lái)源于電腦報(bào)、侵刪）

Li-Fi使用的是可見光，數(shù)據(jù)被編碼成光信號(hào)，然后通過(guò)LED燈發(fā)射出去。接收端設(shè)備配備有光敏元件，可以檢測(cè)到這些光信號(hào)，并將其解碼為數(shù)據(jù)。這樣，LED燈就能成為一個(gè)無(wú)線數(shù)據(jù)的傳輸介質(zhì)。

Li-Fi的優(yōu)勢(shì)

光信號(hào)的速度

LiFi是一種無(wú)線通信傳輸技術(shù)，與WiFi和5G等傳統(tǒng)技術(shù)不同，它使用光信號(hào)而不是無(wú)線電頻率來(lái)傳輸數(shù)據(jù)。所以通過(guò)利用光譜，LiFi實(shí)現(xiàn)了更快（據(jù)官方宣傳比WiFi快100倍）、更可靠、更安全的數(shù)據(jù)傳輸。

（圖片來(lái)源于騰訊網(wǎng)、侵刪）

光信號(hào)的安全

LiFi是基于光波的無(wú)線傳輸，具有更低的延遲和抖動(dòng)，也由于光無(wú)法穿墻傳輸信號(hào)，并且光信號(hào)無(wú)法穿透墻壁，這也就意味著Li-Fi的安全性很強(qiáng)，從而減少了信號(hào)干擾和竊聽風(fēng)險(xiǎn)，也可以有效避免人們?nèi)粘Ｊ褂肳i-Fi所遇到的“蹭網(wǎng)”現(xiàn)象，并且能夠?qū)崿F(xiàn)室內(nèi)厘米級(jí)精度的定位導(dǎo)航。

（圖片來(lái)源于攝圖網(wǎng)）

Li-Fi的用武之地？

Wi-Fi的普及在于其普適性，90%以上的網(wǎng)絡(luò)環(huán)境都可以采用Wi-Fi進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸。但在一些特殊的環(huán)境中，Li-Fi有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，比如：無(wú)線電不易覆蓋、對(duì)無(wú)線電信號(hào)敏感的特殊空間、在特定的空間內(nèi)的大量信息傳輸以及對(duì)安全性要求極高等場(chǎng)景。

場(chǎng)景一：飛機(jī)

1. 飛機(jī)是一個(gè)對(duì)無(wú)線電信號(hào)敏感的特殊空間。不得和其他無(wú)線電信號(hào)發(fā)生干擾。

2. 飛機(jī)里人員密集，對(duì)網(wǎng)絡(luò)需求量可能比較大，需要提升傳輸速率

3. 由于使用環(huán)境的狹小和特殊性，走線是否方便也是飛機(jī)客艙實(shí)現(xiàn)無(wú)線通信的問(wèn)題之一

4.發(fā)熱量大、能量轉(zhuǎn)化率、運(yùn)行穩(wěn)定性和安全性等，也都是飛機(jī)客艙實(shí)現(xiàn)和控制無(wú)線通信所要優(yōu)先考慮的問(wèn)題。

現(xiàn)在的飛機(jī)飛行的過(guò)程中都會(huì)要求乘客關(guān)閉手機(jī)或者開啟飛行模式，短時(shí)間斷網(wǎng)，在特殊的環(huán)境中有著得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)的Lifi的出現(xiàn)，將會(huì)有可能改變這一現(xiàn)狀。

（圖片來(lái)源于攝圖網(wǎng)）

場(chǎng)景二：醫(yī)院

1. 解決設(shè)備干擾

醫(yī)療場(chǎng)景中，許多監(jiān)護(hù)、檢測(cè)、檢查及治療的電子醫(yī)療設(shè)備都工作在2.4GHZ ISM頻段上。周圍使用以2.4GHz作為工作頻率的射頻無(wú)線通信技術(shù)（即傳統(tǒng)Wi-Fi技術(shù)）進(jìn)行無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸，則可能會(huì)與電子醫(yī)療設(shè)備相互干擾。

Li-Fi技術(shù)可以巧妙的避免這一頻段沖突，其與醫(yī)療設(shè)備之間互不干擾，從而可以同時(shí)保證設(shè)備的正常運(yùn)行以及在不同環(huán)境中的高質(zhì)量通信。

2.信息安全保密

通過(guò)給予每個(gè)LED燈一個(gè)獨(dú)特的ISP連接，亦可以實(shí)現(xiàn)高保密性的信息傳輸，共享的數(shù)據(jù)將只提供給授權(quán)的醫(yī)生、護(hù)士和病人，幾乎沒有個(gè)人信息泄露。

（圖片來(lái)源于攝圖網(wǎng)）

根據(jù)上兩個(gè)場(chǎng)景所述，飛機(jī)、醫(yī)院等應(yīng)用場(chǎng)景可以成為L(zhǎng)i-Fi的試煉場(chǎng)。在應(yīng)用方面由此可見光通信其實(shí)還是擁有廣闊市場(chǎng)的，可以廣泛應(yīng)用于室內(nèi)通信、車燈通信、水下通信和醫(yī)院、核電站等特殊場(chǎng)所的特定通信和定位系統(tǒng)。

尤其是在無(wú)線電頻段越來(lái)越擁堵之際，Li-Fi不是Wi-Fi的替代品，而是對(duì)Wi-Fi傳輸場(chǎng)景的補(bǔ)盲，畢竟非無(wú)線電是它最大的優(yōu)勢(shì)。

那么，你期待這個(gè)新標(biāo)準(zhǔn)LiFi嗎？

說(shuō)不定以后吃飯娛樂場(chǎng)所問(wèn)的，就是你家LiFi密碼是多少了。

Li-Fi基于光波的無(wú)線傳輸

你知道光的奧秘嗎？

光在生活中無(wú)處不在，肉眼可見、Li-Fi可以使用可見光，讓數(shù)據(jù)被編碼成光信號(hào)，從自然能源逐漸被人類的智慧轉(zhuǎn)變維護(hù)現(xiàn)代高科技，光的奧秘到底有哪些？你想知道嗎？2023成都市龍泉驛區(qū)全國(guó)科普日系列活動(dòng)【有意思的科學(xué)生活】直播間，以關(guān)注日常生活中的科學(xué)現(xiàn)象為核心，通過(guò)線上直播的形式，結(jié)合理論說(shuō)明與操作實(shí)驗(yàn)，以廚房里的科學(xué)、神奇的化學(xué)、趣味生物學(xué)實(shí)驗(yàn)、萬(wàn)能的水、無(wú)處不在的力學(xué)、好玩的熱學(xué)、看見聲音、光的奧秘、精彩的電學(xué)、神秘的電磁學(xué)、傳感器知多少、11大主題為范圍規(guī)劃相關(guān)課程內(nèi)容，讓我們一起從線上直播間，跟隨LiFi光信號(hào)傳遞，探索和發(fā)現(xiàn)有意思的科學(xué)生活吧！

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