全面解析Li-Fi光通信技术 Li-Fi是什么意思 Li-Fi的工作原理 Li-Fi的优缺点

很多朋友对全面解析Li-Fi光通信技术，Li-Fi是什么意思，Li-Fi的工作原理，Li-Fi的优缺点不是很了解，每日小编刚好整理了这方面的知识，今天就来带大家一探究竟。

随着智能手机、笔记本电脑、平板电脑等无线设备的普及，无线上网日益成为人们的“第一需求”。现在，一种在没有wifi信号的情况下，点击一个led灯就能上网的技术已经到来。

目前WiFi技术承载的电磁波频段频谱资源匮乏，无法满足日益增长的数据通信需求。此外，无线数据的安全性也对WiFi技术的发展提出了挑战。新一代光通信技术——LiFi的出现，可以为数据传输提供更加安全、高速、稳定的解决方案。LiFi光通信技术是什么意思？

Li-Fi(光保真)是一种基于光(不是无线电波)的无线通信技术，结合了光的数据通信功能和照明功能。由于可见光在光谱上对人体无害，广泛应用于照明，Li-Fi又被称为可见光通信(Visible Light Communication，VLC)，是一种基于白光led的新型无线光通信技术。

可见光通信是在使用LED照明的同时，将信号调制在LED光源上，以可见光波段为载体传输数据。例如，LED开表示1，关表示0，可以通过快速切换来传输信息。由于LED的发光强度，人眼不会注意到光线的快速变化。

Li-Fi具有和光纤通信一样的优点，比如高带宽，高速度。不同的是Li-Fi让光在我们周围的环境中传播。自然光能到达的地方，就会有Li-Fi信号。Li-Fi技术就是利用铺设好的设备(无处不在的灯泡)，只要在灯泡中植入微小的芯片，就可以变成类似AP(Wi-Fi热点)的设备，让终端随时接入网络。

Wi-Fi是覆盖整个建筑的完美无线数据传输技术，但Li-Fi可以提供更高效、更宽带宽、更安全、更快速的接入通信技术。Li-Fi的工作原理

光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传输网络信号的基本原理是一样的。在这项研究中，在一个普通的LED灯泡上安装一个微芯片，可以控制它每秒钟闪烁数百万次。因为频率太快，人眼根本察觉不到，但是光敏传感器可以接收到这些变化。这样，二进制数据被快速编码成光信号并有效传输。灯光下的电脑可以通过一套特殊的接收装置读取灯光中的“莫尔斯电码”。

发射部分主要由白光LED光源和相应的信号处理单元组成。接收器主要包括可以最佳地接收信号光源的光学系统、将光信号减少为电信号的光电检测器(PD)和前置放大器电路、以及将电信号转换为终端可以识别的信号的信号处理和输出电路。

其基本原理是：在发射端，基带数据通过电力线传输到发射设备，LED光源发出的调制光以较大的发散角向各个方向传播。在接收端，PD用于接收光信号，完成光/电信号转换，最后解调转换后的电信号并输出。

光接收机的主要任务是以最小的附加噪声和失真恢复光载波传输后所携带的信息，因此光接收机的输出特性综合反映了整个可见光通信系统的性能。

传输的信号被添加到交流(AC)正弦波中，并通过电力线传输到天花板上的LED设备。交流载波在进入LED之前分为两路，一路由电路整流成DC，用于LED照明。另一条路径通过带通滤波器(BPF)来分离传输的通信信号，该信号用于调制和控制LED的发光强度，以形成调制的光载波信号。

因为传输信号的频率足够高，人眼不会感觉到LED的亮度或亮度，所以不会影响照明效果。然后，光载波进入无线通信信道，LED发出的光载波被移动终端的PD接收，接收机对信号进行解调，恢复出原来的基带信号。LiFi的技术优势LiFi的技术优势主要在于(1)施工方便。

灯泡是人类在一百多年前发明的，这一百多年来灯泡技术越来越发达。人们可以利用电灯设备的铺设电路，在需要接入网络的地方植入芯片。比如高速公路上的路灯，人们在高速行驶的汽车里很容易接收到路灯发出的信号。(2)高带宽、高速度。

可见光的光谱带宽是目前电磁波的10000倍。目前有报道称实验室测试最高速度可达1Gbps。这是人们对速度需求的一个可喜数据，人们可以随时随地享受高速带来的体验。可见光的带宽是无线电的10000倍(3)绿色和低能耗。

人无时无刻不处在“光”的环境中，甚至可以说是光创造了人类。可见光对人类来说是绿色的，没有辐射伤害。因此，利用光作为无线通信的媒介，是人类发展更健康、更可取的方向。同时，利用光进行通信可以降低能耗，因为不需要像基站那样提供额外的能耗。

即使在白天，只要将作为“热点”的灯的亮度降低到人眼察觉不到的程度，就可以在夜间作为数据传输和照明使用。

(4)安全性。对于电磁波来说，可以穿透物体传播。从安全角度来说，可能会被拦截，泄露信息。但对于LiFi来说，可见光只能直线传播，不会穿透墙壁。数据只按照人设定的方向传播，只对信息的安全有利。LiFi和WiFi技术的比较

WiFi功能是所有手持设备用户的心头好。数据显示，2011年全球有4.39亿家庭用户使用WiFi，WiFi认证产品出货量超过20亿。

然而，由于全球50亿部手机每月传输高达6千兆字节(1千兆字节等于1万亿)的数据，无线局域网和无线通信网络中的无线电频率所剩无几。WiFi作为无线数据传输最重要的技术，使用的是射频信号。然而，无线电波只占整个电磁波谱的一小部分。随着用户对无线互联网需求的增加，可用的无线电频谱越来越少。这直接导致越来越多的人抱怨无线信号不稳定，网速慢，经常断线。

没有什么可以解决这个问题的吗？

HeraldHaas教授最终找到了一种替代技术：利用灯泡发出的光来传输数据。他在普通灯泡里植入了一个电子装置，利用光强度的微弱变化来传输数据。这种用光波而不是无线电波传输数据的新技术被称为LiFi(光学保真)技术。在LiFi中使用可见光时，其输出要经过调制来承载信息，就像WiFi路由器一样。

然而，这种技术有其自身的局限性。雅典Harokopio大学信息学讲师托马斯卡马拉基斯(Thomas Kamalakis)推荐了哈斯技术，但也表示不应高估这项技术的潜力。他说：“一个明显的问题是可见光无法穿透物体，所以如果接收器被阻挡，信号就会被切断。”英国华威大学工程学院助理教授马克里森也持相同观点。他提出：“问题是，我们的手机是如何利用可见光进行交流的？”

哈斯说，这是两个现实问题，但他也有一个简单的临时解决方案。“如果光信号受阻，需要使用设备发送信息，可以无缝切换到射频信号。”他认为可见光通信不是WiFi的竞争对手，而是一种补充技术，有助于释放频谱空间。LiFi的技术难点1)光源的选择和室内光源的布置。

在室内VLC系统中，由于照明、增加发射功率、增强接收功率、防止阴影效应的影响等原因，需要安装多个LED灯或LED阵列，因此光源的合理布局是影响照明和系统性能的关键因素。2)上行链路的实现技术

室内LED可见光双工系统分为上行通道和下行通道。在基于LED的室内双工可见光通信系统中，上行链路通信和下行链路通信同时进行。下行信号由天花板上的LED灯发出。由于照明的需要，光线必须是散射的。上行由上行终端的LED发射，不需要提供照明，可以用准直光直接对准上面的上行接收端。

目前已经提出了偏振分束和平行模式来完成接收光和发射光的分离，从而实现双工通信。

3)高灵敏光信号接收技术可采用光分集接收技术，提高VLC系统的信噪比，克服不同路径、接收机位置变化、室内人员行走、物体阴影效应等因素引起的码间干扰(ISI)对通信系统的影响。检测光信号时，白光LED信号受到背景光的干扰，后续检测电路设计要考虑自身电路噪声和前端背景光噪声的影响。4)高性能调制、编码和解调技术。

LED既有极快的响应速度，又有很宽的调制带宽。LED可见光通信系统可以根据不同的业务需求选择不同的调制技术。目前选项有无载波方案或载波方案。无载波方案直接发射纳秒基带脉冲，无需载波调制，实现简单。最典型的无载波光信号调制方式是IM/DD(强度调制-直接检测)。载波方案将纳秒基带脉冲调制到一个或多个频率光载波上用于传输。

5)信道复用技术

为了使多个终端能够共享一条高速信道，必须采用信道复用技术。在光通信领域，主要有WDMA技术(WDMA)、时分多址(TDMA)和光码分多址(OCDMA)。OCDMA是指光域中的一种扩频技术，可以动态分配带宽资源，从而实现光信号的直接复用和交换。OCDMA保密性好，抗干扰能力强，是一种前景广阔的多址接入技术。非相干OCDMA系统可用于LED可见光通信。

LiFi的应用与发展随着白炽灯和荧光灯逐渐退出市场，被led取代，未来任何有光的地方都可以成为潜在的LiFi数据传输源。想象这样一个场景：在大街上，你可以利用路灯下载电影；在家里，打开台灯就可以下载歌曲；在餐厅，坐在有灯光的地方就可以发微博；即使在水下，只要有光就可以上网。

LiFi的另一个很大的优点是可以用在任何对无线电敏感的场合，比如飞机和手术室。可见光通信产业链长，涉及环节多，未来将形成万亿美元的市场规模。据保守估计，可以看出2020年光通信技术市场规模有望突破1500亿元。其中，室内绿色通信网络是未来最大的市场，是WIFI技术和蓝牙技术在一定范围内的重要补充和替代，有望形成上千亿的市场规模。

室内精确定位系统作为室外GPS定位系统的补充，是室内WIFI定位技术的替代产品，有望形成百亿产值的市场规模。旅游景点解说网作为传统电台解说系统的替代，有望形成数十亿产值的市场规模。LIFI移动支付网络基于可见光通信的移动支付方式无疑提供了更安全的支付方式，有望形成数百亿产值的市场规模。

LIFI传媒广告网络将带来新的传播模式和商业模式。基于可见光通信技术的新媒体广告网络作为一个全新的开拓性市场，可以作为这种新型隐性广告的发布平台，包括电视屏幕、户外大型LED屏幕、交通信号灯、路灯甚至大型商场、超市、写字楼和家庭中的LED照明灯，有望形成数十亿的市场规模。

随着数字技术的飞速发展，无线可见光通信凭借其独特的优势：高带宽、高速率、绿色、低能耗和安全性。在目前的实验室测试报告下，LiFi技术非常适合解决无线通信中人们指出的一些问题，可能成为与WiFi技术竞争的新技术。japan quarterly 日本季刊

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