作者：張麗萍
一、 LiFi的最新進展
LiFi（Light Fidelity）技術(shù)是一種利用可見光波譜（如燈泡發(fā)出的光）進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)娜聼o線傳輸技術(shù),采用白光LED作為光源，利用LED燈光承載的通信信號直接調(diào)制LED的發(fā)光強度來傳輸信息，無需光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，在空氣中直接傳輸光信號。LiFi技術(shù)是照明與通信的深度耦合。
在去年的MWC2016大會上，愛丁堡大學(xué)的哈斯教授創(chuàng)立的Pure LiFi公司推出了第三代LiFi產(chǎn)品——外接式傳輸新產(chǎn)品LiFi-X。LiFi-X配備一個可連接任何LED燈具的接入點以及一個名片大小的適配器，該適配器可通過USB 2.0接口連接到移動設(shè)備。LiFi-X上下行傳輸速率都達到了40Mbps。在今年的MWC 2017大會上，PureLiFi公司發(fā)布了一個時尚的新型集成Li-Fi燈具。將Li-Fi調(diào)制元件集成為一個黑色環(huán)，用于環(huán)繞LED燈。環(huán)與天花板齊平，這使得搭載Li-Fi的LED燈與普通的燈幾乎毫無區(qū)別。這款新燈具可以一次支持8到16個用戶連網(wǎng)，并以45Mbps的速度傳輸數(shù)據(jù)。
二、 LiFi的性能特點
LiFi具有數(shù)據(jù)傳輸速度快、建設(shè)便利、低能耗、安全性強等特點。
（1）傳輸速度快
可見光的頻譜帶寬是目前電磁波帶寬的10000倍。目前實驗室測試最高速率達到50Gbps，是目前WiFi最快標(biāo)準(zhǔn)（802.11ac，可達到1Gbps）的50倍。
（2）建設(shè)便利，光源易得
LiFi技術(shù)利用已鋪設(shè)好的設(shè)備（無處不在的燈泡），只要在燈泡上植入一個微小的芯片，就能變成了類似于AP（WiFi熱點）的設(shè)備，使終端隨時能接入網(wǎng)絡(luò)。目前全世界的電燈泡數(shù)量約有140億盞。例如高速公路上的路燈，人們在高速行駛的車上就能輕易地接收到路燈傳來的信號。
（3）綠色健康，低能耗
LiFi技術(shù)不依靠無線電波，不會產(chǎn)生電磁干擾。通過LiFi在飛機上連接互聯(lián)網(wǎng)，不必屏蔽電子設(shè)備了。此外，LiFi技術(shù)在偏遠地區(qū)能比WiFi更方便地連接到互聯(lián)網(wǎng)，譬如煤礦，煤礦工人可以利用Lifi使用地理定位系統(tǒng)、打電話或者上網(wǎng)。可見光對人類來說是綠色的、無輻射傷害的一種物質(zhì)。同時用光來通信能減低能耗，不需要像基站那樣提供額外的能耗。開燈照明的同時就能傳輸信號，消耗功率還不到發(fā)光功率的5%。
（4）安全性強
與無線電波可以穿透物體進行傳播相比，LiFi只能沿直線傳播，不會穿透墻體，從安全角度講，不容易被截取而泄露信息。
基于LiFi的特點，可將LiFi無線局域網(wǎng)需求分為兩類：一是作為無線接入的替代，適用于目前不適合無線接入的場景，例如對電測輻射比較敏感的場景，對安全和保密通信要求比較高的場景，無線電波不可達而可見光可達的場景；二是作為無線接入的補充，適用于存在普通的無線接入的局域網(wǎng)，在無線頻譜緊張的情況下，對無線局域網(wǎng)進行負載分流。這些場景包括家庭無線接入、點對點通信。
三、 LiFi發(fā)展前景及對監(jiān)管的影響
1、LiFi目前存在的問題
我國在可見光通信領(lǐng)域的研究起步較晚，但似乎已后來居上。如今我國的相關(guān)專利申請數(shù)量在全球已是第一，達到1700多項。與專利申請數(shù)量爆發(fā)形成鮮明對比的是，LiFi技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程卻十分緩慢。目前還沒有公司做出批量化的產(chǎn)品，現(xiàn)在都是實驗室的樣品、示范。企業(yè)院校對LiFi的研究還停留在起步階段，規(guī)模化生產(chǎn)的產(chǎn)品還沒有出現(xiàn)。技術(shù)發(fā)展的瓶頸、產(chǎn)業(yè)鏈缺少協(xié)同和市場定位不清晰等原因限制了LiFi的產(chǎn)業(yè)化進程。
技術(shù)方面：一是可見光不能穿透障礙物的阻擋，傳輸距離有限。之前所報道的Gbps的傳輸，傳輸距離僅為分米級，在小于3m的情況下，可以實現(xiàn)100Mbps的傳輸；二是雙向傳輸存在一定難度。LiFi的上行比較難實現(xiàn)，需要在專用的上網(wǎng)卡上加裝用于上行傳輸?shù)腖ED燈，并同時在下行傳輸?shù)腖ED燈具上加裝接收上行信號的光探測器。而受體積限制，用于上行的LED燈的功率不能很高，這就限制了上行傳輸?shù)乃俾省Ｈ切盘柺墉h(huán)境光干擾比較大。如果環(huán)境光源比較強，很有可能LiFi會無法正常通信。真正的干擾是可見光通信器材之間的干擾，屋里不可能只有一個LED燈泡，一個接收器可以接收到許多LED發(fā)射器發(fā)射的信號，這種干擾是致命的。這些發(fā)射器之間需要協(xié)同作業(yè)，用電力線或者以太網(wǎng)線進行互聯(lián)。四是照明技術(shù)與通信技術(shù)深度融合缺乏基礎(chǔ)研究（照明通信共用器件/共用驅(qū)動等），現(xiàn)有光學(xué)器件針對可見光頻段缺乏針對性設(shè)計，同質(zhì)異質(zhì)鏈路組網(wǎng)機制研究不足。
產(chǎn)業(yè)鏈方面：LiFi技術(shù)涉及通信、照明、電力等許多行業(yè)領(lǐng)域，涉及產(chǎn)業(yè)鏈綿長。目前LiFi的產(chǎn)業(yè)鏈尚未成型，缺少協(xié)同。產(chǎn)業(yè)鏈以研究機構(gòu)為主導(dǎo)，LED廠商積極參與，但產(chǎn)業(yè)鏈缺少終端廠商、芯片廠商的支持。現(xiàn)階段研究機構(gòu)和企業(yè)研發(fā)出的LiFi系統(tǒng)多為原型機，使用自行設(shè)計的電路進行信號處理，設(shè)備體積龐大。通信設(shè)備的小型化和低能耗需要設(shè)計專用集成電路來實現(xiàn)。如果大規(guī)模普及LiFi技術(shù)，將通信網(wǎng)絡(luò)接入每個燈泡，工程量巨大，必須通過一系列的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
市場定位方面：LiFi市場定位尚不清晰，未出現(xiàn)殺手級應(yīng)用。在大眾應(yīng)用市場，4G網(wǎng)絡(luò)體驗越來越好，與WiFi形成互補，大幅緩解了人們的上網(wǎng)需求，使用LiFi替代WiFi的意愿并不強烈。LiFi只有通過逐步示范應(yīng)用，找到殺手級應(yīng)用作為突破口，才能在寬帶無線應(yīng)用市場找到一席之地。
2、未來發(fā)展前景及對監(jiān)管的影響
在未來十年內(nèi)，信息的傳輸量將超出現(xiàn)有無線電頻譜的承載能力，LiFi不能僅僅被視為一種無線通信技術(shù)，更有望激活帶寬達到300THz的可見光譜頻譜資源，是破解傳統(tǒng)無線電頻譜資源嚴重匱乏困局的新途徑。
近期，LiFi主要應(yīng)用于電磁干擾敏感區(qū)域，典型場景包括水下、機艙、艦船、醫(yī)院、礦井、坑道、室外等，可以提供一種中近距離無線寬帶信號傳輸方式。遠期，由于現(xiàn)階段在非電磁干擾敏感區(qū)域尚沒有殺手級應(yīng)用，只有當(dāng)高速高密度的需求超出無線電頻譜資源承載能力時，可見光通信的價值才會體現(xiàn)出來，典型場景包括家庭、辦公室、大型公共場所等室內(nèi)高速接入應(yīng)用領(lǐng)域。
LiFi發(fā)展涉及產(chǎn)業(yè)眾多（通信、照明、電力、交通等），產(chǎn)業(yè)啟動周期長，近期難形成全面爆發(fā)式增長態(tài)勢。LiFi產(chǎn)業(yè)應(yīng)用將按照“從低速到高速，從單向到雙向，從行業(yè)到大眾”的原則逐步發(fā)展。
LiFi使用的可見光頻譜相比無線電波更為豐富，目前使用無需牌照，自由使用。從頻譜管理角度看，一方面LiFi可以緩解移動通信技術(shù)日益增長的頻譜需求，應(yīng)密切關(guān)注LiFi的發(fā)展進程和應(yīng)用場景。另一方面，LiFi使用的可見光頻譜資源未來或需進行管理，避免因為LiFi的廣泛使用而出現(xiàn)干擾等問題。
作者簡介：
張麗萍 中國信息通信研究院產(chǎn)業(yè)與規(guī)劃研究所高級工程師，主要研究方向為無線技術(shù)與應(yīng)用。
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