“雷聲大、雨點小”?各國Li-Fi技術(shù)發(fā)展初探

　　Li-Fi這一個概念，首先是由英國愛丁堡大學(xué)教授哈羅德?哈斯在2011年提出的，它以各種可見光源作為信號發(fā)射源，通過控制器控制燈光的通斷，從而控制光源和終端接收器之間的通訊。它與當(dāng)前最常用的wi-fi技術(shù)相比，具有高速率、寬頻譜的優(yōu)勢。其運作原理與摩斯密碼大致相同，通過可見光(VLC)及利用二進(jìn)制代碼方式傳送數(shù)據(jù)，由于傳遞速度十分快，因此肉眼難以察覺……

　　雖然這項新穎的技術(shù)橫空出世，一時相當(dāng)引人注目，然而在發(fā)展的道路上卻頗有點“雷聲大、雨點小”的尷尬，距離實際應(yīng)用推廣還有相當(dāng)長的一段路要走……今日，小編就為大家展示多家國家至今的發(fā)展概況，以供了解、以資參考。

　　中國：LiFi技術(shù)制霸全球 傳輸速度突破50Gbps

　　我國科研工作者在可見光通訊方面的研究也獲得了重大突破，最新測試結(jié)果顯示，我國可見光實時通信速率已提高至50Gbps，速度全球領(lǐng)先。

　　據(jù)大河報報道，2016年1月4日，由信息工程大學(xué)牽頭承擔(dān)的國家863計劃項目以及鄭州市重大專項“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”取得重大突破。一舉將可見光實時通信速率提高至50Gbps，是當(dāng)前公開報道的國際最高水平的5倍，相當(dāng)于0.2秒即可下載完成一部高清電影。目前，相關(guān)成果已經(jīng)通過國家工業(yè)與信息化部電信傳輸研究所測試認(rèn)證。

　　荷蘭：5年后投入使用， 速度是Wi-Fi百倍

　　2017年3月消息，荷蘭愛因霍芬科技大學(xué)開發(fā)了新式Li-Fi系統(tǒng)，它用紅外光傳輸數(shù)據(jù)，最快速度可以超過40Gbit/s。據(jù)稱，用紅外光線組建無線網(wǎng)絡(luò)就可以提高網(wǎng)速，速度將會比現(xiàn)有系統(tǒng)快100倍。報道指，研究人員通過實驗證實，相距2.5米網(wǎng)速可達(dá)42.8Gbit/s，而在目前網(wǎng)絡(luò)速度平均只有17.6Mbit/s的荷蘭，這速度是激增得非常給力。研究人員預(yù)計，再過5年后Li-Fi就會投入使用，最開始時可能是消費設(shè)備使用，比如視頻監(jiān)視器、筆記本、平板。研究人員表示，用中央“光天線”向無線設(shè)備發(fā)送波長不同的光線，當(dāng)不同的設(shè)備爭奪網(wǎng)絡(luò)信號時，網(wǎng)絡(luò)也不會出現(xiàn)擁堵。此外，使用新系統(tǒng)時必須從光纖獲得直接光線，由于沒有活動組件，所以系統(tǒng)不需要維護(hù)，不需要電力。

　　據(jù)研究人員介紹，使用時將幾根光天線安裝在給定區(qū)域，每根天線配一對光柵，就可以讓光線按不同的波長和角度發(fā)射出去。當(dāng)使用者拿著手機(jī)或者平板行走，設(shè)備如果離開某條直接光線，另一條就會接替。通過調(diào)整波長可以改變光線的直射方向。另外，根據(jù)無線電信號，還可以用光網(wǎng)絡(luò)追蹤無線設(shè)備的準(zhǔn)確位置。如果想增加更多設(shè)備，只需要讓同一根天線分配不同的波長即可。由于設(shè)備不會共享帶寬，連接的速度更快，也不會被鄰居的網(wǎng)絡(luò)干擾?，F(xiàn)有WiFi網(wǎng)絡(luò)無線電信號的頻率是2.5GHz或5GHz，新網(wǎng)絡(luò)使用的紅外光波長約為1500納米，或者更大，研究人員指出，光的頻率可以更高，最高達(dá)到200THz，帶寬也會高很多。不過，目前為止研究人員只用光線下載數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)還是要使用無線電信號。

　　蘇格蘭：數(shù)據(jù)傳輸速率提升至10Mbps-40Mbps

　　2015年1月，蘇格蘭初創(chuàng)公司PureLiFi宣布獲得了150萬英鎊投資，而該公司估值為1400萬英鎊。PureLiFi希望通過全世界的燈泡，建立互聯(lián)網(wǎng)連接。這家初創(chuàng)公司之前的投資方包括愛丁堡大學(xué)，蘇格蘭政府，以及若干私人投資者，由Harald Haas教授創(chuàng)立的PureLiFi，前名叫PureVLC，它成立于2012年，從英國愛丁堡大學(xué)剝離出來的“衍生公司”。2014年末，PureLiFi為其行業(yè)合作伙伴開發(fā)了Li-Flame產(chǎn)品，對于Li-Fi來說，是邁出了重要一步，因為這套系統(tǒng)可以將現(xiàn)有燈具轉(zhuǎn)換成為Li-Fi訪問點。在整套設(shè)備中，有一個電池支持的Li-Fi移動模塊，它可以連接到計算機(jī)顯示屏頂部，并通過Li-Fi訪問點連接到互聯(lián)網(wǎng)上。

　　據(jù)介紹，迄今PureLiFi已經(jīng)公布了三個版本的Li-Fi系統(tǒng)，在2014年推出了第一代技術(shù)Li-ist，2015年推出了第二代Li-Flame，2016年推出了第三代LiFi-X。LiFi-X APs(接入點)支持PoE(以太網(wǎng)供電)、PLC(電力線通信)以及LED照明產(chǎn)品。到2016年12月，PureLiFi已經(jīng)將數(shù)據(jù)傳輸速率從原來的5Mbps提高到10Mbps，進(jìn)一步提高到40Mbps，使得Li-Fi成為Wi-Fi技術(shù)的有效補(bǔ)充。經(jīng)三代技術(shù)發(fā)展后，PureLiFi已確立其技術(shù)方向，以最新的LiFi-X產(chǎn)品為例，包含全雙工(Full-Duplex)的收發(fā)傳輸模式、可支持PoE、PLC等;其中，接入點(AP)發(fā)射端對應(yīng)至LED照明具有安裝容易優(yōu)勢，站點(STA)接收端具體積小、直接與NB及個人裝置等連結(jié)，達(dá)商品化應(yīng)用階段。另外，還公布了與法國照明制造商Lucibel合作開發(fā)的LiFi集成照明設(shè)備。

　　英國：降低成本，或在4年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化

　　2013年，英國研究者稱，他們已通過Li-Fi技術(shù)——通過LED燈泡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)——取得了高達(dá)10Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速度。該研究項目名為“超并行可見光通信工程”，是由愛丁堡大學(xué)哈拉爾德-哈斯領(lǐng)頭，圣安德魯斯大學(xué)、斯特拉斯克萊德大學(xué)、牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)聯(lián)合開展的項目。據(jù)悉，Li-Fi通過調(diào)節(jié)LED光輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)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(jī)上的接收器或移動設(shè)備可以讀取信號，甚至可以把信號返回房間天花板上的信號收發(fā)器，提供雙向通信。但許多發(fā)光二極管用熒光粉涂層把藍(lán)色光轉(zhuǎn)化成白色光，這也限制了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省＿@項研究發(fā)表在光學(xué)快訊(Optics Express)，哈斯和他的團(tuán)隊研究表明，用激光二極管替換現(xiàn)有的LED燈可以大大改善現(xiàn)在的情形。

　　激光器的高能量與光效率，傳輸數(shù)據(jù)的速率可以比LED快10 倍。不使用熒光粉，激光照明可以混合不同波長的光產(chǎn)生白色光。這意味著每個波長的光可以用作一個單獨的數(shù)據(jù)通道，同樣的光波可以雙向傳輸，可以大大提高光傳輸數(shù)據(jù)的速率，愛丁堡大學(xué)團(tuán)隊的試驗用了9個激光二極管。雖然基于LED的Li-Fi可達(dá)到10 Gb/s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以改善Wi-fi7 Gb/s的數(shù)據(jù)傳輸速率上限，但是激光傳輸數(shù)據(jù)的速率可以很容易超出100 Gb/s。目前，這種設(shè)備目前還非常昂貴，愛丁堡大學(xué)正在尋求大規(guī)模生產(chǎn)來降低其成本，并且可以把它應(yīng)用到照明市場。

　　新加坡：進(jìn)行Li-Fi測試，朝商業(yè)化再推進(jìn)

　　2016年12月，成立于2012年的可見光無線通信(Li-Fi)技術(shù)研發(fā)公司PureLiFi，已被新加坡媒體資訊通信發(fā)展管理局(IMDA)批準(zhǔn)在新加坡展開Li-Fi測試。據(jù)了解，這一舉動恰逢IMDA公布決定免除與Li-Fi測試相關(guān)的頻率費用，以便鼓勵和促進(jìn)在新加坡進(jìn)行的Li-Fi技術(shù)測試。值得一提的是，PureLiFi近日已被新加坡媒體資訊通信發(fā)展管理局(IMDA)批準(zhǔn)在新加坡展開Li-Fi測試。這一舉動恰逢IMDA公布決定免除與Li-Fi測試相關(guān)的頻率費用，以便鼓勵和促進(jìn)在新加坡進(jìn)行的Li-Fi技術(shù)測試。IMDA表示，新加坡目前對該技術(shù)的興趣越來越大。新加坡淡馬錫在今年7月投資了愛丁堡的pureLiFi;而包括StartHub在內(nèi)的眾多公司正在與PureLiFi合作，探索如何將該技術(shù)引入城市國家。IMDA指出，除了家庭和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的潛力，Li-Fi還為企業(yè)開辟了重要的基于位置的廣告和導(dǎo)航商機(jī)。如基于室內(nèi)定位的超市優(yōu)惠券推送，商品信息及時推送，地下車庫尋車、找車位等。此前有用戶發(fā)現(xiàn)蘋果從iOS 9.1開始在系統(tǒng)緩存文件中加入了對“LiFi Capability(Li-Fi兼容)”的描述。這似乎可以看出，在新一代iPhone 7或未來下一代手機(jī)的無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)上，蘋果將兼容Li-Fi。

　　2017年4月消息，新加坡科技研究局和新加坡國立大學(xué)的研究人員聯(lián)手設(shè)計了一款波長可選的光偵測器，它能聚焦白光熒光粉所發(fā)射的藍(lán)光信號，從而使白光光照上網(wǎng)(Light Fidelity;Li-Fi)速度從5MHz提高到20MHz。在偵測白光在450nm和560nm的時域解析黃色光致熒光光譜(PL)，研究人員發(fā)現(xiàn)藍(lán)光的衰減時間為1.4ns，較黃光發(fā)射的54.4ns更快許多。這意味著當(dāng)調(diào)節(jié)白光使其得以傳輸數(shù)字信號時，藍(lán)光能以較黃光更快的速度有效地開啟和關(guān)閉，而寬帶的硅(Si)光偵測器最終取得信號的最慢公分母，減緩上升和下降時間。為了聚焦于快速的藍(lán)光，研究人員設(shè)計了一款窄頻的綠光氮化銦鎵(InGaN) LED作為接收器。研究人員在發(fā)表于《ACS Photonics》期刊的論文中詳細(xì)描述在380nm的波長制造InGaN LED時，具有V型凹槽紋理的表面可提高InGaN LED主動層的峰值響應(yīng)度。據(jù)透露，這項研究背后的想法是，利用這種藍(lán)光波長可選的光偵測器取代寬帶的Si光偵測器，將足以使白光Li-Fi通信速度提高4倍，而無需更換任何安裝的白光LED燈泡和燈具。

　　墨西哥：全球首次實現(xiàn)Li-Fi商用

　　2016年1月，墨西哥采用一種叫做“l(fā)edcom”的服務(wù)，在全球首先實現(xiàn)Li-Fi(光保真)連接技術(shù)的商業(yè)化。此次商用借助了語音、視頻以及互聯(lián)網(wǎng)每秒傳輸速度高達(dá)15M的被稱作LedCom的技術(shù)。LedCom技術(shù)是Sisoft公司所研發(fā)出來。室內(nèi)Li-Fi系統(tǒng)能通過室內(nèi)多個LED燈產(chǎn)生的可見LED光無線傳輸數(shù)據(jù)，取代傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器和Wi-Fi信號。LED光線被調(diào)至千兆位速率用來傳輸信號。如果光線足夠亮，那么該光線在被插入到筆記本電腦或其他設(shè)備上的USB閃盤上的光敏傳感器探測到之前就能被漫反射回去。

　　Sisoft公司執(zhí)行總裁表示，包括俄羅斯、美國、以色列和中國在內(nèi)的許多國家都在致力于此項技術(shù)的研發(fā)利用，但是墨西哥卻是全球第一個將該技術(shù)推上市場并進(jìn)行日常用途的國家。雖然傳輸速率依賴于服務(wù)提供商，但是其范圍能從200MB/s到10GB/s(相當(dāng)于在30秒下載一部高清電影)。該企業(yè)表示，他們希望燈具既美觀同時還能實現(xiàn)光強(qiáng)條件來執(zhí)行優(yōu)化數(shù)據(jù)傳送，并因此生產(chǎn)了一款臺燈，該燈具就結(jié)合了上述技術(shù)且在內(nèi)部嵌入了接收器。

　　沙特阿拉伯：新型混合熒光粉讓Li-Fi提速40倍

　　2016年8月消息，沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，一種由紅色熒光粉和鈣鈦礦納米晶體組合制造的色彩轉(zhuǎn)換器可支持的見光通信(VLC)調(diào)制速率接近500 MHz。 根據(jù)研究人員得出的結(jié)論，如果制造商改變熒光粉(使得LED從藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成白光)的設(shè)計，那么基于LED的數(shù)據(jù)傳輸速度可以比現(xiàn)在快40倍。據(jù)介紹，VLC 在LED光波中采用非可見光調(diào)制，并經(jīng)由光波傳輸數(shù)據(jù)。這項支撐Li-Fi的技術(shù)，以光的方式取代基于無線電的Wi-Fi技術(shù)，實現(xiàn)無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸。它也是基于室內(nèi)照明的幾種定位系統(tǒng)技術(shù)之一，能夠幫助工廠、商店，工作場所和其他環(huán)境中的人、產(chǎn)品和資產(chǎn)追蹤。

　　據(jù)稱，這種紅色熒光粉和鈣鈦礦材料的調(diào)節(jié)速度比傳統(tǒng)的釔鋁石榴石(YAG)熒光粉更快，因為它具有更短的“激發(fā)態(tài)的壽命”。鈣鈦礦是具有潛力的礦物，能夠改善在一系列的產(chǎn)品的性能，包括LED、太陽能電池、和光電探測器。傳統(tǒng)的照明熒光粉，通常與有限的調(diào)制帶寬的LED集成，因此不能提供足夠的帶寬去釋放VLC的潛力。該科學(xué)團(tuán)隊介紹，鈣鈦礦材料支持高達(dá)2 Gb /秒的數(shù)據(jù)傳輸速率，但該文件沒有說明這一速度是否也比使用了現(xiàn)有熒光粉的VLC快40倍。但根據(jù)Phys.org，2G每秒的速度明顯是比“只有幾十兆每秒”的Wi-Fi要快。

　　法國：走出實驗室，Li-Fi通訊更安全

　　2016年4月消息，作為新興通訊技術(shù)，Li-Fi雖然停留在實驗階段，不過它的潛力備受矚目，許多新創(chuàng)及大公司都正努力讓它走向商用化。法國新創(chuàng)Oledcomm就是致力于讓Li-Fi技術(shù)商用化的推手之一。據(jù)介紹，Li-Fi技術(shù)具有高帶寬、節(jié)能、安全等優(yōu)勢，近幾年來已慢慢離開實驗室，走向商用化階段。法國新創(chuàng)Oledcomm希望所開發(fā)出的Li-Fi解決方案，能成為智慧城市及建筑不可或缺的一環(huán)。其制造的Li-Fi傳輸芯片同時包含發(fā)射端與接收端;除了靠賣芯片賺錢外，他們也提供客戶“服務(wù)”──協(xié)助建置及管理Li-Fi傳輸?shù)暮蠖藬?shù)據(jù)管理系統(tǒng)。目前，Oledcomm已經(jīng)擁有不少合作伙伴，包含醫(yī)院、超市、賣場等。

　　Oledcomm共同創(chuàng)辦人賽巴斯蒂安·雷諾認(rèn)為，與Wi-Fi等通訊技術(shù)相較，Li-Fi技術(shù)最大的優(yōu)勢是安全。他解釋，由于Li-Fi是透過LED燈泡傳輸數(shù)據(jù)，在燈光可照射的小范圍才有效，不會穿透墻壁、建筑或任何物體，因此具備高度可靠的安全性。再加上，Li-Fi高速(實驗結(jié)果比Wi-Fi快100倍)且一次只能傳輸單筆數(shù)據(jù)的特性，種種因素，讓它在部分特殊的企業(yè)市場大有潛力，例如在醫(yī)院，醫(yī)護(hù)人員只要到病床附近的燈泡下，立刻就能接收到關(guān)于某病患的數(shù)據(jù);又或是在車站、賣場、博物館，Li-Fi可以用當(dāng)作室內(nèi)定位、導(dǎo)航的工具，以便在特定的區(qū)域傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而且定位結(jié)果比Beacon更精準(zhǔn)。

　　印度：將“Li-Fi”技術(shù)普及到飛機(jī)

　　在2016年亞洲智能硬件大賽現(xiàn)場上，來自印度新德里的 Velmenni公司的創(chuàng)始人介紹了該公司目前有三個不同的產(chǎn)品，分別為LIFI傳輸器、INTERENT HUB和MESH HETWORKING。Li-Fi 可以遠(yuǎn)程傳輸非常大的一些數(shù)據(jù)，INTERENT HUB就是說在自己的家里面可以建立一個“互聯(lián)網(wǎng)中心”，在商店里面也可以建立Li-Fi的傳輸中心。據(jù)了解，2014年的時候Velmenni獲得了種子基金，2015年3月份Velmenni已經(jīng)用該技術(shù)實現(xiàn)了10米范圍內(nèi) 1Mbps 的傳輸速度。2015年11月份，其測試所使用的Li-Fi技術(shù)能夠以最快 1GBps 的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。Velmenni 團(tuán)隊表示，世界上很多地方達(dá)不到1Mbps 每秒的速度，在進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)化的時候，他們會考慮在不同的應(yīng)用范圍內(nèi)它的局限性，比如飛機(jī)上由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶厥庑?，可能在設(shè)計解決方案這方面要進(jìn)行調(diào)整，而不是光考慮到速度的問題。

　　Li-Fi 技術(shù)目前主要應(yīng)用在室內(nèi)場景，包括酒店、機(jī)場、火車站，不過 Velmenni 也正在其他場景做一些新的實驗，比如室外場景。另外，據(jù)透露，他們的第一款產(chǎn)品專為“飛機(jī)”量身定制，計劃2017年第一季度推出。據(jù)悉。航空業(yè)極有可能是從Li-Fi技術(shù)獲益的主要行業(yè)。近年來，隨著航空電子設(shè)備的技術(shù)要求變得越來越嚴(yán)格，為了保護(hù)航空電子設(shè)備免受無線信號干擾，Li-Fi技術(shù)絕對是一個安裝選項。這就意味著可以在飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)組建Li-Fi局域網(wǎng)，為乘客提供娛樂節(jié)目，并讓配置了Li-Fi設(shè)備的手機(jī)和電腦連接互聯(lián)網(wǎng)。利用可見光通信組建局域網(wǎng)還能節(jié)省重量，因為機(jī)載乘客娛樂系統(tǒng)無需使用電纜來連接。為此，歐洲大型飛機(jī)制造廠商空中客車公司讓Velmenni公司在自己的一架飛機(jī)機(jī)艙實體模型內(nèi)安裝和測試Li-Fi網(wǎng)絡(luò)。Velmenni公司則希望能使用乘客的閱讀燈來傳送信號。