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新无线网络竟然是靠“灯泡”实现!LiFi时代正在到来

来源:乐鱼体育平台    发布时间:2023-10-28 14:13:50

  近期一条新闻引起了我的注意,那就是2023年6月起,IEEE 802.11无线标准协会现在正式承认无线光通信(LiFi)作为无线局域网的物理层,并且部分公司开始同时使用LiFi与WiFi一同来覆盖办公室区域的网络,以发挥二者的优势。可能对于国内的小伙伴来说,LiFi还是一个新鲜的名词,那么什么是LiFi,它与WiFi的区别在哪里?

  首先,要解释LiFi,我们要复习一下无线网络中信息传播的原理。无线网络的工作原理是基于电磁波的传播。电磁波是一种能够在空气中自由传播的波动,包括了我们日常生活中的广播、手机信号、WiFi信号等。在无线网络中,信息(无论是文字、语音、图片还是视频等)被转换成电磁信号。这些电磁信号在空气中传播,就像石头掉入湖面产生的涟漪一样,向四周扩散开来。当这些涟漪(电磁波)碰到接收设施(例如手机或电脑)时,接收设备的天线就能感知到这个涟漪,并将其转化为电信号。电信号经过解码后,就变成我们大家可以理解的信息,例如文字、图片或者视频。

  而我们生活中最常见的电磁波便是光,光具有“快、广、指向性”的特点,如果能用光来当做信息传播的介质,那么信息传播的速度和广度是不是就可以有着质的提升呢?于是LiFi便诞生了。

  Li-Fi,全称是Light Fidelity,是一种无线通信技术,它利用可见光通信(Visible Light Communication,VLC)的原理,通过LED灯的高速闪烁来传输数据。Li-Fi技术的概念最早由哈罗德·哈斯(Prof. Harald Haas)教授在2011年TED全球会议上提出。他在会议上首次演示了用一盏桌灯的LED灯来传输视频数据的可能性。

  Li-Fi的工作原理是基于可见光通信。简单来说,它使用LED灯的快速开关(对人眼看起来是不可见的)来传输数据。这样的一个过程类似于光纤通信,但是Li-Fi使用的是可见光,数据被编码成光信号,然后通过LED灯发射出去。接收端设备(如一台电脑或智能手机)配备有光敏元件,可以检测到这些光信号,并将其解码为数据。这样,LED灯就能成为一个无线数据的传输介质。

  由于Li-Fi使用的是光信号,因此在需要高速、安全的无线通信场景中,Li-Fi具有较大的应用潜力。例如,医疗设施通信、机载和车载系统、工业自动化,甚至是家庭和办公室环境都可能会成为Li-Fi的应用场景。另外,由于Li-Fi不会产生无线电波干扰,因此在飞机、医院等对无线电波敏感的环境中,Li-Fi也有其独特的优势。

  而如果将LiFi与我们日常使用的WiFi相比较,虽然二者都是无线通信技术,但使用的是不同的电磁波段进行通信。Wi-Fi使用的是射频(RF)波段,而Li-Fi使用的是可见光波段。那么从传播的优势上来看,LiFi能够给大家提供更高的传输速率,理论上可达到每秒数十乃至数百Gbps,是Wi-Fi速率的数十倍。并且,其使用可见光进行通信,光无法穿墙,使得信号不易被窃听,来保证了更高的安全性。再者,它占用的频谱资源属于可见光频段,不会对无线电频段产生任何干扰,可避免无线电频率拥挤的问题。

  而LiFi的劣势也显而易见,首先就是由于光无法穿透墙壁,因此Li-Fi的覆盖范围相对Wi-Fi更小。进而强光或者弱光的环境都可能会影响Li-Fi的数据传输效果。但由于Li-Fi和Wi-Fi的优缺点十分互补,因此在未来,它们有一定的概率会在市场上并存,并在各自的优势领域中发挥作用。例如,在需要高速、安全的数据传输场景中,能够正常的使用Li-Fi;而在需要广覆盖、稳定传输的场景中,能够正常的使用Wi-Fi。二者可以集成在同一设备中进行使用。

  目前,已经有一些公司开始开发Li-Fi产品。比如美国公司PureLiFi最近推出了Light Antenna One,这是一种小型的Li-Fi模块,可以集成到智能手机中,并能提供超过1Gbps的速度。然而,由于Li-Fi使用的是可见光,其通信范围只限于10英尺(3.05米)以内,且需要特定的角度进行直线通信。可见,虽然LiFi的传播性能优势显著,但在短期内,由于技术层面的问题,LiFi可能还没有很好的方法大规模地使用,但相信在未来,伴随着高加密性、高速、节能性的网络需求,LiFi会普及开来。