關(guān)于LiFi，你真的了解嗎？

　　Li-Fi（Light Fidelity）是相當于Wi-Fi的可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信（VLC）技術(shù)，能利用發(fā)光二極管（LED）燈泡的光波傳輸數據，可同時(shí)提供照明與無(wú)線(xiàn)聯(lián)網(wǎng)，且不會(huì )產(chǎn)生電磁干擾，有助緩解現今網(wǎng)絡(luò )流量爆增的問(wèn)題，因而發(fā)展前景備受看好。

　　今日世界已離不開(kāi)Wi-Fi，它無(wú)所不在，街坊鄰居都有、各咖啡館免費提供，智能型手機也少不了它。我們都認識Wi-Fi，但你知道Li-Fi嗎？

　　隨著(zhù)移動(dòng)無(wú)線(xiàn)存取的需求不斷成長(cháng)，移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )及Wi-Fi的堵塞情形將會(huì )持續加劇，屆時(shí)就算增加額外射頻資源（Radio Frequency， RF），可能都不足以解決問(wèn)題，此現象被稱(chēng)作「頻譜危機（Spectrum Crunch）」。但一項更具發(fā)展性的解決方案正悄悄現身；據統計，70%以上的移動(dòng)流量皆出自于室內環(huán)境，Li-Fi能藉由在發(fā)光二極管（LED）光照地區供應互補又不相干擾的帶寬，來(lái)解決這樣的頻譜短缺現象，其龐大的數據密度容量也能為現有的射頻網(wǎng)絡(luò )減輕負擔。

　　Li-Fi為L(cháng)ight Fidelity之縮寫(xiě)，是相當于Wi-Fi的可見(jiàn)光無(wú)線(xiàn)通信（Visible Light Communications， VLC）技術(shù)，由英國pureLiFi公司首席科學(xué)官兼愛(ài)丁堡大學(xué)教授Harald Hass所發(fā)明。此破天荒的新創(chuàng )技術(shù)利用來(lái)自L(fǎng)ED燈泡的光波傳輸數據，能同時(shí)為使用區域提供照明以及無(wú)線(xiàn)通信，藉此提供鋪天蓋地的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )鏈接，使所有室內環(huán)境或任何光照之處都能取得網(wǎng)絡(luò )聯(lián)機。

　　可見(jiàn)光通訊泛指任何透過(guò)可見(jiàn)光傳輸的數據通訊，主要依賴(lài)白光，相對的概念為紅外線(xiàn)（Infra Red），也就是目前多使用在遠距控制的通訊方式。

　　除了數據通訊，Li-Fi也帶來(lái)更進(jìn)階的網(wǎng)絡(luò )能力，包括數據漫游（Data Roaming）、換手（Hand Over）以及多重存取。

　　Li-Fi發(fā)展背景

　　亞歷山大?貝爾最為人所知的身分，是電話(huà)的發(fā)明者，但他同樣也是在1880年首位展示光通訊系統的人。事實(shí)上，在發(fā)明電話(huà)僅僅四年后，貝爾就撥出了全世界第一通無(wú)線(xiàn)電話(huà)。這通電話(huà)是透過(guò)使用光、而非無(wú)線(xiàn)電的Photophone設備。但貝爾需要利用日光來(lái)傳輸，因此使用范圍相當受限。

　　Harald Haas教授和他在愛(ài)丁堡大學(xué)的研究團隊率先發(fā)展出現代Li-Fi的概念，研發(fā)的實(shí)驗室甚至就位于亞歷山大?貝爾樓（貝爾出生于愛(ài)丁堡，且為愛(ài)丁堡大學(xué)校友）。Li-Fi的出現，可望解決頻譜日漸壅塞的問(wèn)題。Harald Haas教授在2011年七月TED全球大會(huì )上，利用串流直播影片首度展示Li-Fi技術(shù)。pureVLC公司于2012成立，專(zhuān)攻商用Li-Fi。

　　Li-Fi的召喚　更具發(fā)展性的解決方案

　　如同Wi-Fi，Li-Fi使計算機、筆電和智能型手機等電子設備能夠連上無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )。雖然Wi-Fi最初僅針對上述設備發(fā)展，現在已經(jīng)廣泛運用在連結生活各事物上：打印機、電視、喇叭、耳機，甚至運動(dòng)鞋！簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，Li-Fi的角色等同于Wi-Fi，只是使用光波作為媒介，而非無(wú)線(xiàn)電訊號。

　　LED燈泡因為省電、安全性高，正迅速取代傳統日光燈，而Li-Fi正是使用來(lái)自L(fǎng)ED燈泡的光波來(lái)傳輸數據，因此可以同時(shí)提供照明以及無(wú)線(xiàn)數據傳輸。

　　想象將運用Li-Fi技術(shù)的LED燈泡裝設在您的客廳、辦公室中，或甚至是您的書(shū)桌及床邊的燈。運用Li-Fi之LED燈泡所照亮的地方，也都能同時(shí)享受由Li-Fi帶來(lái)的通訊便利。

　　Li-Fi和Wi-Fi之間的差別

　　Li-Fi可以將LED臺燈變成類(lèi)似Wi-Fi路由器的無(wú)線(xiàn)接取點(diǎn)。除了提供照明這個(gè)優(yōu)勢以外，它們還有什么不同功用？

　　解決堵塞問(wèn)題

　　Wi-Fi使用發(fā)展相當受限的射頻（Radio Frequency）技術(shù)，像是計算機、筆電、打印機、智能型電視、手機和平板等設備必須相互爭取帶寬。而隨著(zhù)冰箱、手表、相機等更多能使用Wi-Fi的裝置陸續面世，加上來(lái)自移動(dòng)網(wǎng)絡(luò )的數據分流，流量的壅塞情況越發(fā)嚴重，信息傳輸的質(zhì)量也跟著(zhù)受到影響。Li-Fi使用光波的頻率，其帶寬是射頻頻寬的一萬(wàn)倍以上，且不和Wi-Fi互相沖突。

　　安全性

　　眾所周知，Wi-Fi會(huì )產(chǎn)生電磁干擾（Electromagnetic Interference， EMI），影響飛機設備和醫療儀器，且對于發(fā)電、或石油與天然氣的鉆采有潛在危險性。Li-Fi使用光而非無(wú)線(xiàn)電波，安全無(wú)虞且不會(huì )帶來(lái)電磁干擾。

　　數據保護

　　無(wú)線(xiàn)電波能穿透墻和天花板，但光則無(wú)此能力，這區隔出Wi-Fi與Li-Fi在數據保護方面的差異。在建筑外的黑客或入侵者可以潛入透過(guò)Wi-Fi傳輸的室內計算機。但透過(guò)Li-Fi傳輸的信息只能在LED燈照明范圍內存取。

　　速度

　　802.11a/g標準的Wi-Fi提供高達54Mbps的數據通訊速度，目前也有能夠將速度提升到1Gbps的技術(shù)。然而，愛(ài)丁堡大學(xué) （pureVLC的研究伙伴、同樣也是Li-Fi之父Harald Haas教授的母校）已經(jīng)利用單色光源展示出3Gbps的速度。利用全色（紅、綠、藍）LED燈更能提升到9Gbps。

　　Li-Fi如何運作

　　標準LED燈泡由驅動(dòng)器控制，驅動(dòng)器可以開(kāi)關(guān)并調整亮度。而在運用Li-Fi技術(shù)的LED燈泡中，驅動(dòng)器透過(guò)控制LED燈來(lái)傳輸經(jīng)過(guò)編碼的數據，接著(zhù)利用光傳感器接收數據，接著(zhù)譯碼。這套運作模式的概念和摩斯密碼雷同，但速度卻可達數百萬(wàn)倍，已是人眼無(wú)法辨識的速度。

　　接收器有光學(xué)組件，且速度足以辨識出光源的明暗差異，也有充分能力譯碼Li-Fi數據，接著(zhù)傳送到筆電等連結設備。設備可以同時(shí)裝有發(fā)送器和接收器，享受雙向通訊。

　　Li-Fi的必備條件

　　Li-Fi是一項供無(wú)線(xiàn)通信使用之連網(wǎng)、移動(dòng)、高速可見(jiàn)光通訊解決方案。為了在室內環(huán)境提供全面的無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò )聯(lián)機，每套Li-Fi系統須具備以下條件：

　　高速

　　無(wú)線(xiàn)數據需求的指數性成長(cháng)不只是因為使用者增加，諸如影片串流和檔案下載等需要大量帶寬的高速下行鏈路服務(wù)也進(jìn)一步刺激需求。因此Li-Fi系統更須提供高速以能維持現有的網(wǎng)絡(luò )服務(wù)并滿(mǎn)足用戶(hù)。

　　雙向性

　　為了提供穩定的網(wǎng)絡(luò )聯(lián)機，從設備端到網(wǎng)絡(luò )端都應該要具備逆向連結（Reverse Link），讓設備能請求、或修改信息，且在現今信息爆炸的年代，提供上傳照片和影片的功能。因此為了要提供完整的網(wǎng)絡(luò )運作和用戶(hù)體驗，雙向通訊是必不可少的要件。

　　多重存取

　　射頻網(wǎng)絡(luò )若要服務(wù)大量用戶(hù)，每站蜂巢式基地臺（服務(wù)數百位移動(dòng)通訊用戶(hù)）和每個(gè)Wi-Fi存取點(diǎn)（服務(wù)數十臺使用者設備）都需要在連網(wǎng)的每一方之間分享時(shí)間或是頻率資源。理論上來(lái)說(shuō)，一處含有數名使用者與設備的特定區域，可以藉由單一照明設備提供光線(xiàn)，將Li-Fi加入此光源將會(huì )需要類(lèi)似的資源共享。這就是所謂的「多重存取」，有助于將無(wú)線(xiàn)存取擴展至光照空間、以及網(wǎng)絡(luò )范圍內的所有用戶(hù)。

　　移動(dòng)性/換手（Handover）

　　最后，因為光線(xiàn)天生具備與射頻信號相反的「定向性」，無(wú)論室內外的任何空間都需要數個(gè)照明設備才能提供充分光線(xiàn)。由于在Li-Fi網(wǎng)絡(luò )中，每個(gè)光源都是一個(gè)無(wú)線(xiàn)存取點(diǎn)，要如何讓使用者在移動(dòng)的過(guò)程中還能享有完整不斷的通訊聯(lián)機，便成了網(wǎng)絡(luò )運作最重要的課題：網(wǎng)絡(luò )必須要能在存取點(diǎn)之間「換手」使用者。少了此功能，移動(dòng)通訊用戶(hù)就必須不停與各個(gè)網(wǎng)絡(luò )存取點(diǎn)重新建立連結、并重啟設備上的信息傳輸流程。

　　上述條件的共同目標，都是希望能減少干擾、提高效率，并改善使用體驗。對于Li-Fi的運作來(lái)說(shuō)，都是相當基本的需求。