飛利浦照明推出可見光通信LiFi技術

飛利浦照明推出可見光通信LiFi技術

鄧佳佳 發表於 2018-03-24 10:16:26

飛利浦照明日前宣布推出可見光通信技術（Light Fidelity，LiFi），它可以在實現高品質LED照明的同時，利用可見光波提供寬帶網際網路連接。作為物聯網時代的照明公司，飛利浦照明是首家推出加載可見光通信功能辦公燈具產品的全球性照明企業。

飛利浦照明正在法蘭克福照明展上展示該最新照明技術。

「在這個數字時代，可見光通信（LiFi）擁有巨大的市場潛力。作為全球照明行業領導者，我們為能不斷向客戶提供創新的解決方案而感到自豪。」飛利浦照明全球首席創新官邱戎紅表示，無線電頻率資源正趨於緊張，大量物聯網設備所需的穩定並發連接可藉助可見光譜中尚未得到充分利用的巨大帶寬。作為一家照明企業，我們在提供客戶高品質節能照明產品的同時，也提供了領先的互聯解決方案。

飛利浦照明的技術實現了網絡在照明點間的無縫傳遞。意味著用戶在辦公室中移動時，網絡連接會通過照明點進行傳遞，不會中斷。飛利浦可見光通信燈具可提供目前業界最大的覆蓋範圍和高品質節能照明。

同時實現高品質照明和寬帶網際網路傳輸

可見光通信（LiFi）是一種類似WiFi的雙向、高速無線技術。其特點是使用可見光波而非無線電波進行數據傳輸。飛利浦照明的可見光通信辦公燈具可實現每秒30兆（30Mb/s）的高速寬帶連接，幫助用戶在傳輸多部流媒體高清影片的同時進行視頻電話。

法國房地產投資公司Icade在其位於巴黎拉德芳斯的智慧辦公室中率先嘗試該創新技術。「LiFi對於辦公室是顛覆性的。作為房地產行業的領導者，我們希望能幫助既有和潛在客戶探索該技術的無限可能。我們將在位於拉德芳斯的智慧辦公室演示這一技術。除了穩定的網際網路連接，高品質照明對我們的工作也至關重要。」 Icade商業地產投資部總監Emmanuelle Baboulin表示。

背景資料

可見光通信（LiFi）的益處

相比於Wifi，可見光通信技術（LiFi）可用於醫院等對無線電信號較為敏感或類似地下空間等Wifi信號無法實現覆蓋的環境。其他應用場景也包括了對於安全性有較高要求的金融機構或政府部門的後勤辦公室。LiFi的安全性得益於可見光無法穿透實體牆的特點，所有接入該網絡的設備都不能存在遮擋。

可見光通信（LiFi）如何工作？

內置數據機的燈具將光的頻率在肉眼無法觀察的範圍內進行調節。光線信號通過連接在筆記本或平板電腦上的USB LiFi網卡捕捉（未來，該技術將預先集成在筆記本上）。USB LiFi網卡將信號通過紅外連結回傳給燈具。藉助超過WiFi十倍寬度的LiFi頻譜，飛利浦可見光通信燈具可同時為客戶提供高品質節能LED照明和安全、穩定、高速的網絡連接。

可見光無線通信

可見光無線通信又稱「光保真技術」，英文名LightFidelity（簡稱LiFi）是一種利用可見光波譜(如燈泡發出的光)進行數據傳輸的全新無線傳輸技術，由英國愛丁堡大學電子通信學院移動通信系主席、德國物理學家HaraldHass（哈拉爾德·哈斯)教授發明。LiFi是運用已鋪設好的設備(無處不在的LED燈)，通過在燈泡上植入一個微小的晶片形成類似於AP(WiFi熱點)的設備，使終端隨時能接入網絡。該技術通過改變房間照明光線的閃爍頻率進行數據傳輸，只要在室內開啟電燈，無需WiFi也便可接入網際網路。LiFi是用可見光來實現無線通信，即利用電信號控制發光二極體(LED)發出的肉眼看不到的高速閃爍信號來傳輸信息。

技術產生背景

WiFi技術已經越來越普及，不過抱怨無線信號不穩定、上網速度慢、WiFi熱點太少而用的人也越來越多。現在，有一項新技術可能會讓這些問題得到解決。

電燈泡一直以來被視作發明家夢寐以求的靈感閃現的象徵。不過對德國物理學家Herald Haas來說，電燈泡本身給他帶來了靈感。Haas和他愛丁堡大學的團隊發明了一項專利技術，利用一束閃光來無線傳輸數字信息，這類技術通常被稱作可見光通信(VLC)。

Haas表示：「我最大的設想就是將電燈泡變為寬帶通信設備。這樣電燈泡不僅能提供照明，也將成為一款必要的工具。」Haas認為，通過給普通的LED燈泡加裝微晶片，使燈泡以極快的速度閃爍，就可以利用燈泡發送數據。而燈泡的閃爍頻率達到每秒數百萬次。

通過這種方式，LED燈泡可以快速傳輸二進位編碼。但對裸眼來說，這樣的閃爍是不可見的，只有光敏接收器才能探測。Haas表示：「這類似於通過火炬發送莫爾斯碼，但速度更快，並使用了計算機能理解的字母表。」

這一技術意味著，只要你擁有電燈泡，就可以獲得無線網際網路連接。目前全世界的電燈泡數量約有140億盞。實際上，這也意味著任何路燈都可以成為網際網路接入點。

不過，被暱稱為「Li-Fi」的可見光通信技術並不只是能提升網際網路的覆蓋範圍。作為無線數據傳輸的最主要技術，WiFi利用了射頻信號。然而，無線電波在整個電磁頻譜中僅佔很小的一部分。而隨著用戶對無線網際網路需求的增長，可用的射頻頻譜正越來越少。

例如，當在咖啡店中上網時，如果周圍上網的人越來越多，那麼你會發現網速變得很慢。3G行動網路也是如此。與此同時，根據思科的數據，每年通過行動裝置發送的信息量都在翻番。Haas表示，他的技術將是問題解決方案的重要一部分。他表示：「可見光頻譜的寬度達到射頻頻譜的1萬倍。」這意味著可見光通信能帶來更高的帶寬。Haas表示，「Li-Fi」技術能帶來高達1Gbps的數據傳輸速度。Haas認為，他的技術有一個重要優點，這就是不需要再新建任何基礎設施。而傳統射頻信號的發射需要能量密集的設備。他表示：「我們使用現有設備。可見光頻譜沒有得到利用，沒有得到監管，我們可以進行高速通信。」

不過這一技術也有著自身的局限。雅典Harokopio大學信息學講師Thomas Kamalakis推薦了Haas的技術，但也表示該技術的潛力不應被高估。他表示：「一個明顯的問題是，可見光無法穿透物體，因此如果接收器被阻擋，那麼信號將被切斷。」英國華威大學工程學院助理教授Mark Leeson也持相同看法。他提出：「問題在於，我們的手機如何使用可見光來通信？」Haas表示，這是兩個現實問題，但他也有簡單的臨時解決方法。「如果光信號被阻擋，而你需要使用設備發送信息，你可以無縫地切換至射頻信號。」他認為，可見光通信並不是WiFi的競爭對手，而是一種相互補充的技術，這將有助於釋放頻譜空間。

他表示：「我們仍需要WiFi，需要射頻通信系統。你無法使用電燈泡向快速移動的物體發送數據，或是向樹、牆和障礙物背後的物體發送數據。」在短期內，可見光通信已可以實現一些小範圍應用。例如，可以在飛機中使用該技術，幫助手機和筆記本上網，此外也可以在水下等無線電波無法傳播的場所使用該技術。Haas指出，Li-Fi技術帶來了極高的安全性，因為可見光只能沿直線傳播，因此只有處在光線傳播直線上的人才有可能截獲信息。

通信原理

可見光無線通信（稱為LiFi——Light Fidelity）是利用快速的光脈衝無線傳輸信息。根據不同速率在光中編碼信息完全可行，例如LED開表示1，關表示0，通過快速開關就能傳輸信息。由於LED的發光強度，人眼不會注意到光的快速變化。LiFi技術目前還處在於實驗室階段，由Haas和他愛丁堡大學的團隊發明的一項專利技術。電燈泡一直以來被視作發明家夢寐以求的靈感閃現的象徵。與光纖通信擁有同樣的優點，高帶寬，高速率，不同的是LiFi是使光傳播在我們周圍的環境中，自然光能到達的任何地方，就有LiFi的信號。LiFi技術是運用已鋪設好的設備（無處不在的燈泡），只要在燈泡上植入一個微小的晶片，就能變成了類似於AP（WiFi熱點）的設備，使終端隨時能接入網絡。

缺點有哪些？

雖然LiFi確實有不受無線電信號幹擾的優勢，但其許多優勢都因下述事實黯然失色：可見光不能穿透牆壁，這一關鍵事實使得WiFi獲得了很大優勢。這種可視性限制提高了系統安全性，但目前尚不清楚信號接收的最小距離。可以設想的是，利用長焦鏡頭和調整恰當的光學傳感器，人們就可以截獲光學信號。TechCrunch表示，儘管LiFi被宣傳為一種可能的機載無線通信技術，但WiFi在大多數美國航空公司的大規模普及使得LiFi在飛機上的應用前景越來越不樂觀。

主要用途

Li-Fi通過調節LED光輸出的數據進行編碼。人類的眼睛無法覺察到快速的閃爍，但在桌面計算機上的接收器或行動裝置可以讀取信號，甚至可以把信號返回房間天花板上的信號收發器，提供雙向通信。但許多發光二極體用螢光粉塗層把藍色光轉化成白色光，這也限制了數據傳輸的速率。這項研究發表在光學快訊（Optics Express），哈斯和他的團隊研究表明，用雷射二極體替換現有的LED燈可以大大改善現在的情形。雷射器的高能量與光效率，傳輸數據的速率可以比LED快10 倍。不使用螢光粉，雷射照明可以混合不同波長的光產生白色光。這意味著每個波長的光可以用作一個單獨的數據通道，同樣的光波可以雙向傳輸，可以大大提高光傳輸數據的速率，愛丁堡大學團隊的試驗用了9個雷射二極體。

雖然基於LED的Li-Fi可達到10 Gb/s 的數據傳輸速率，可以改善Wi-fi7 Gb/s的數據傳輸速率上限。雷射傳輸數據的速率可以很容易超出100 Gb/s。

目前，這種設備目前還非常昂貴，愛丁堡大學正在尋求大規模生產來降低其成本，並且可以把它應用到照明市場。寶馬i8 的前大燈就是基於該雷射燈。

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