隨著智能手機、筆記本電腦、平板電腦等無線設備的遍及，無線上網越來越成為人們的“第一需求”，現在，一種無需wifi信號，點一盞led燈就能上網的技能來臨了。

    現在WiFi技能所承載的電磁波頻段頻譜資源稀缺，無法滿足日益增加的數據通訊要求。此外，無線數據安全問題也一并為WiFi技能的開展提出了應戰(zhàn)。新一代光通訊技能——LiFi的呈現，能夠為數據傳輸供給了一種更為安全、高速、安穩(wěn)的處理計劃。 

    LiFi光通訊技能

    Li-Fi（Light Fidelity），是一種根據光（而不是電波）的無線通訊技能，Li-Fi結合了光的數據通訊功用和照明功用。

    因為在光譜中可見光對人體是無害的，而且在照明中廣泛運用，所以Li-Fi也被稱為可見光通訊（Visible Light Communication,VLC），可見光通訊是一項根據白光LED的新式無線光通訊技能。

    可見光通訊是在運用LED照明的一起，將信號調制在LED光源上，以可見光波段作為載體傳輸數據。例如LED開表明1，關表明0，通過快速開關就能傳輸信息。因為LED的發(fā)光強度，人眼不會注意到光的快速變化。

    Li-Fi與光纖通訊具有相同的長處，高帶寬，高速率，不同的是Li-Fi是使光傳達在咱們周圍的環(huán)境中，自然光能到達的任何地方，就有Li-Fi信號。Li-Fi技能是運用已鋪設好的設備（無處不在的燈泡），只需在燈泡上植入一個微小的芯片，就能變成了類似于AP（Wi-Fi熱門）的設備，使終端隨時能接入網絡。

    Wi-Fi是掩蓋整個建筑的完美無線數據傳輸技能，但是Li-Fi能夠供給更高功率、更大帶寬、更安全和高速獲取的通訊技能。

    Li-Fi工作原理

    光和無線電波相同，都屬于電磁波的一種，傳輸網絡信號的基本原理也是共同的。研究中，給一般的LED燈泡裝上微芯片，能夠操控它每秒數百萬次的閃耀，因為頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻能夠接納到這些變化。就這樣，二進制的數據就被快速編碼成燈火信號并進行了有用的傳輸。燈火下的電腦，通過一套特制的接納設備，讀懂燈火里的“莫爾斯密碼”。

    發(fā)射部分首要由白光LED光源和相應的信號處理單元組成。接納端首要包括能對信號光源完成較佳接納的光學體系，將光信號還原成電信號的光電探測器（PD）和前置擴大電路，以及將電信號轉化成可被終端識別的信號處理和輸出電路。

    其基本原理為：在發(fā)送端，基帶數據通過電力線傳送到發(fā)送設備中，LED光源宣布的已調制光以很大的發(fā)散角朝各個方向傳達。而在接納端，運用PD接納光信號，完結光/電信號的轉化，最i后解調轉化過來的電信號并將其輸出。光接納機的首要任務是以較小的附加噪聲及失真，康復出經由無線光信道傳輸后光載波所帶著的信息，因此光接納機的輸出特性歸納反映了整個可見光通訊體系的性能。

    傳輸的信號被加入到交流電（AC）打正弦波波形上并通過電力線傳送到天花板的LED設備上。交流載波在進入LED前被分成兩路，一路通過電路整流成直流電之后，用于LED的照明。另一路通過帶通濾波器（BPF），別離出傳輸的通訊信號，用于調制和操控LED的發(fā)光強弱以構成調制后的光載波信號。

    因為傳輸信號的頻率足夠高，人眼不會感覺到LED光強的明暗或亮滅，所以并不影響照明的效果。然后，光載波進入無線通訊的信道，LED宣布的光載波被移動終端的PD接納，接納機對信號進行解調等處理康復原來發(fā)送的基帶信號。

    LiFi的技能優(yōu)勢

    LiFi的技能優(yōu)勢首要在于

    （1）建造便當。

    燈泡這種設備在早百多年前被人類發(fā)明，并在這百多年來燈泡的技能越來越興旺。人們能夠運用現已鋪設好的電燈設備電路，在需求接入網絡的地方植入一個芯片即可。例如高速公路上的路燈，人們在高速行駛的車上能容易的接納到路燈傳來的信號。

    （2）高帶寬，高速率。

    可見光的頻譜帶寬是現在電磁波帶寬的10000倍。現在據報道，實驗室測驗最i高速度可達1Gbps。這關于人們對速度的要求是個可喜的數據，人們能夠隨時隨地的享用高速帶來的體驗。

    可見光的頻寬是無線電的10000倍

    （3）綠色，低能耗。

    人們無時無刻都處在“光”這環(huán)境中，甚至能夠說是光發(fā)明了人類，可見光關于人類來說是綠色的，無輻射損傷的一種物質。因此用光來作為無線通訊的媒質，是一種對人類開展更健康，更可取的方向。一起用光來通訊能減低能耗，因為不需求想基站那樣供給額定的能耗。就算是在白日，只需把作為“熱門”的燈的亮度降低人眼所覺察不到的程度即可，在夜晚的時分能夠作為數據傳輸和照明的效果。

    （4）安全。

    關于電磁波來說，其能夠穿透物體進行傳達，從安全角度上看，這可能會被截取而泄露信息。但關于LiFi來說，可見光只能沿直線傳達，不會穿透墻體的物體。數據只往人們所設定的方向傳達，只有利于信息的安全性。

    LiFi與WiFi技能的比較

    WiFi功用是所有手持設備用戶的心頭之好。數據顯示，2011年，全球4.39億家庭用戶運用WiFi，通過WiFi認證的產品發(fā)貨量超過了20億部。

    不過，因為每月全球50億手機傳輸的高達6拍字節(jié)(1拍等于10億兆)的數據，導致無線局域網和無線通訊網絡的無線電頻率所剩無幾。作為無線數據傳輸的首要技能，WiFi運用了射頻信號。然而，無線電波在整個電磁頻譜中僅占很小的一部分。而隨著用戶對無線互聯網需求的增加，可用的射頻頻譜正越來越少。這直接導致越來越多的人抱怨無線信號不穩(wěn)、網速太慢、經常掉線等。就沒有東西能搞定這個難題嗎？

    Herald Haas教授終于找到了代替技能：運用燈泡宣布的光傳輸數據。他在一般燈泡中植入電子設備，運用光線強度產生的微弱變化傳輸數據。這種用光波代替無線電波傳輸數據的新技能叫做LiFi(光保真)技能。將可見光用于LiFi，要調制其輸出以使其帶著信息，就像WiFi路由器相同。

    不過這一技能也有著本身的限制。雅典Harokopio大學信息學講師Thomas Kamalakis推薦了Haas的技能，但也表明該技能的潛力不該被高估。他表明：“一個明顯的問題是，可見光無法穿透物體，因此假如接納器被阻撓，那么信號將被堵截?！?/p>

    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：“問題在于，咱們的手機怎么運用可見光來通訊？”

    Haas表明，這是兩個現實問題，但他也有簡略的暫時處理方法?！凹偃绻庑盘柋蛔钃?，而你需求運用設備發(fā)送信息，你能夠無縫地切換至射頻信號。”他以為，可見光通訊并不是WiFi的競賽對手，而是一種相互彌補的技能，這將有助于開釋頻譜空間。

    LiFi的技能難點

    1）光源的挑選和室內光源的布局

    室內VLC體系中，因為照明和增大發(fā)射功率、增強接納功率、避免暗影效應影響等原因需求裝置多個LED燈或LED陣列，因此光源的合理布局上影響照明和體系性能的關鍵因素。

    2）上行鏈路的完成技能

    室內LED可見光雙工體系分為上行信道和下行信道。在根據LED的室內雙工可見光通訊體系中，上行通訊和下行通訊是一起進行的。下行信號由天花板上的LED燈宣布，因為照明的需求，光必須散射宣布；而上行鏈路由上行終端的LED宣布，不需求供給照明的需求，因此能夠選用準直式的光線，直接瞄準上方的上行接納端?，F在現已提出運用偏振分光和并行方法來完結接納光、發(fā)射光別離，以完成雙工通訊。

    3）高靈敏的光信號接納技能

    可選用光分集接納技能進步VLC體系的信噪比，克服不同路徑引起的碼間攪擾（ISI）、接納機方位的改變以及室內人員走動和物體暗影效應對通訊體系的影響。進行光信號檢測時，白光LED信號遭到背景光的攪擾，后續(xù)的檢測電路規(guī)劃要考慮本身的電路噪聲和前端的背景光噪聲的影響。

    4）高性能調制、編碼以及解調技能

    LED兼具極快的響應速度和較寬的調制帶寬。LED可見光通訊體系可針對不同要求的事務需求挑選不同的調制技能?，F在，可挑選的計劃有無載波計劃或載波計劃。無載波計劃直接發(fā)射納秒級的基帶脈沖，無須載波調制，完成簡略。典型的無載波光信號調制方法為IM/DD（強度調制-直接檢測）。載波計劃將納秒級的基帶脈沖調制到一個或多個頻率的光載波上進行傳輸。

    5）信道復用技能

    為了使多個終端能同享一條高速信道，須選用信道復用技能。在光通訊范疇，首要有波分多址技能（WDMA）、時分多址技能（TDMA）及光碼分多址技能（OCDMA）。OCDMA是指光域內的一種擴頻技能，能夠動態(tài)分配帶寬資源，從而完成光信號的直接復用與交換。OCDMAi的保密性好，抗攪擾能力強，是具有廣闊遠景的多址技能。在LED可見光通訊中可選用非相干OCDMA體系。

    LiFi的運用與開展

    隨著白熾燈、熒光燈逐漸退出商場并被LED代替，未來任何有光的地方都能夠成為潛在的LiFi數據傳輸源。

    幻想一下這樣的場景：在街頭，運用路燈就能夠下載電影；在家里，翻開臺燈就能夠下載歌曲；在餐廳，坐在有燈火的地方就能夠發(fā)微博；即便是在水下，只需有燈火照射就能夠上網。

    LiFi另一個巨大的好處是在任何對無線電敏感的場合都能夠運用，比方飛機上、手術室里等。

    可見光通訊產業(yè)鏈長，觸及的環(huán)節(jié)多，未來將構成萬億級的商場規(guī)模。據保存估計，可見光通訊技能估計2020年商場規(guī)模將超過1500億元。

    其間室內綠色通訊網絡是未來較大的商場，是現在WIFI技能、藍牙技能等重要的彌補和一定范圍內的代替，估計能夠構成千億級的商場規(guī)模。

    室內準確定位體系作為現在室外GPS定位體系的彌補，是現在室內WIFI定位技能等的代替產品，預期能夠構成數百億產量的商場規(guī)模。旅游景點解說網絡作為傳統無線電解說體系的代替產品，預期能夠構成數十億產量的商場規(guī)模。

    LIFI移動付出網絡根據可見光通訊的移動付出方法無疑供給了更為安全的付出方法預期能夠構成數百億產量的商場規(guī)模。

    LIFI媒體廣告網絡將帶來新的傳達模式和商業(yè)模式，根據可見光通訊技能的新式媒體廣告網絡作為一個全新的開拓型商場，電視屏幕、室外大型LED屏幕、交通訊號燈、路燈乃至大型商場、超市、寫字樓以及家庭內部LED照明燈具均能夠作為這一新式隱式廣告的發(fā)布渠道，預期可構成數十億的商場規(guī)模。

    無線可見光通訊隨著現在數字技能得迅速開展，憑借著其獨有的優(yōu)勢：高帶寬，高速率，綠色，低能耗，安全，在現在實驗室的測驗報告下，LiFi技能非常適用于現在處理無線通訊中被人們所指出的一些問題，可能成為與WiFi技能競賽的新技能。