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關于LiFi 你必須知道的事

菠萝视频app就是爱做   (來源:新電子)Li-Fi(Light Fidelity)是相當于Wi-Fi的可見光無線通信(VLC)技術,能利用發光二極管(LED)燈泡的光波傳輸數據,可同時提供照明與無線聯網,且不會產生電磁干擾,有助緩解現今網絡流量爆增的問題,因而發展前景備受看好。

 
  今日世界已離不開Wi-Fi,它無所不在,街坊鄰居都有、各咖啡館免費提供,智能型手機也少不了它。菠萝视频app就是爱做都認識Wi-Fi,但你知道Li-Fi嗎?
 
  隨著移動無線存取的需求不斷成長,移動網絡及Wi-Fi的堵塞情形將會持續加劇,屆時就算增加額外射頻資源(Radio Frequency, RF),可能都不足以解決問題,此現象被稱作「頻譜危機(Spectrum Crunch)」。但一項更具發展性的解決方案正悄悄現身;據統計,70%以上的移動流量皆出自于室內環境,Li-Fi能藉由在發光二極管(LED)光照地區供應互補又不相干擾的帶寬,來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絡減輕負擔。
 
  Li-Fi為Light Fidelity之縮寫,是相當于Wi-Fi的可見光無線通信(Visible Light Communications, VLC)技術,由英國pureLiFi公司首席科學官兼愛丁堡大學教授Harald Hass所發明。此破天荒的新創技術利用來自LED燈泡的光波傳輸數據,能同時為使用區域提供照明以及無線通信,藉此提供鋪天蓋地的無線網絡鏈接,使所有室內環境或任何光照之處都能取得網絡聯機。
 
  可見光通訊泛指任何透過可見光傳輸的數據通訊,主要依賴白光,相對的概念為紅外線(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也帶來更進階的網絡能力,包括數據漫游(Data Roaming)、換手(Hand Over)以及多重存取。
 
  Li-Fi發展背景
 
  亞歷山大?貝爾最為人所知的身分,是電話的發明者,但他同樣也是在1880年首位展示光通訊系統的人。事實上,在發明電話僅僅四年后,貝爾就撥出了全世界第一通無線電話。這通電話是透過使用光、而非無線電的Photophone設備。但貝爾需要利用日光來傳輸,因此使用范圍相當受限。
 
  Harald Haas教授和他在愛丁堡大學的研究團隊率先發展出現代Li-Fi的概念,研發的實驗室甚至就位于亞歷山大?貝爾樓(貝爾出生于愛丁堡,且為愛丁堡大學校友)。Li-Fi的出現,可望解決頻譜日漸壅塞的問題。Harald Haas教授在2011年七月TED全球大會上,利用串流直播影片首度展示Li-Fi技術。pureVLC公司于2012成立,專攻商用Li-Fi。
 
  Li-Fi的召喚 更具發展性的解決方案
 
  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線網絡。雖然Wi-Fi最初僅針對上述設備發展,現在已經廣泛運用在連結生活各事物上:打印機、電視、喇叭、耳機,甚至運動鞋!簡單來說,Li-Fi的角色等同于Wi-Fi,只是使用光波作為媒介,而非無線電訊號。
 
  LED燈泡因為省電、安全性高,正迅速取代傳統日光燈,而Li-Fi正是使用來自LED燈泡的光波來傳輸數據,因此可以同時提供照明以及無線數據傳輸。
 
  想象將運用Li-Fi技術的LED燈泡裝設在您的客廳、辦公室中,或甚至是您的書桌及床邊的燈。運用Li-Fi之LED燈泡所照亮的地方,也都能同時享受由Li-Fi帶來的通訊便利。
 
  Li-Fi和Wi-Fi之間的差別
 
  Li-Fi可以將LED臺燈變成類似Wi-Fi路由器的無線接取點。除了提供照明這個優勢以外,它們還有什么不同功用?
 
  解決堵塞問題
 
  Wi-Fi使用發展相當受限的射頻(Radio Frequency)技術,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。而隨著冰箱、手表、相機等更多能使用Wi-Fi的裝置陸續面世,加上來自移動網絡的數據分流,流量的壅塞情況越發嚴重,信息傳輸的質量也跟著受到影響。Li-Fi使用光波的頻率,其帶寬是射頻頻寬的一萬倍以上,且不和Wi-Fi互相沖突。
 
  安全性
 
  眾所周知,Wi-Fi會產生電磁干擾(Electromagnetic Interference, EMI),影響飛機設備和醫療儀器,且對于發電、或石油與天然氣的鉆采有潛在危險性。Li-Fi使用光而非無線電波,安全無虞且不會帶來電磁干擾。
 
  數據保護
 
  無線電波能穿透墻和天花板,但光則無此能力,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Wi-Fi傳輸的室內計算機。但透過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。然而,愛丁堡大學(pureVLC的研究伙伴、同樣也是Li-Fi之父Harald Haas教授的母校)已經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燈泡由驅動器控制,驅動器可以開關并調整亮度。而在運用Li-Fi技術的LED燈泡中,驅動器透過控制LED燈來傳輸經過編碼的數據,接著利用光傳感器接收數據,接著譯碼。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倍,已是人眼無法辨識的速度。
 
  接收器有光學組件,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,接著傳送到筆電等連結設備。設備可以同時裝有發送器和接收器,享受雙向通訊。
 
  Li-Fi的必備條件
 
  Li-Fi是一項供無線通信使用之連網、移動、高速可見光通訊解決方案。為了在室內環境提供全面的無線網絡聯機,每套Li-Fi系統須具備以下條件:
 
  .高速
 
  無線數據需求的指數性成長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也進一步刺激需求。因此Li-Fi系統更須提供高速以能維持現有的網絡服務并滿足用戶。
 
  .雙向性
 
  為了提供穩定的網絡聯機,從設備端到網絡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絡運作和用戶體驗,雙向通訊是必不可少的要件。
 
  .多重存取
 
  射頻網絡若要服務大量用戶,每站蜂巢式基地臺(服務數百位移動通訊用戶)和每個Wi-Fi存取點(服務數十臺使用者設備)都需要在連網的每一方之間分享時間或是頻率資源。理論上來說,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,將Li-Fi加入此光源將會需要類似的資源共享。這就是所謂的「多重存取」,有助于將無線存取擴展至光照空間、以及網絡范圍內的所有用戶。
 
  .移動性/換手(Handover)
 
  最后,因為光線天生具備與射頻信號相反的「定向性」,無論室內外的任何空間都需要數個照明設備才能提供充分光線。由于在Li-Fi網絡中,每個光源都是一個無線存取點,要如何讓使用者在移動的過程中還能享有完整不斷的通訊聯機,便成了網絡運作最重要的課題:網絡必須要能在存取點之間「換手」使用者。少了此功能,移動通訊用戶就必須不停與各個網絡存取點重新建立連結、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的運作來說,都是相當基本的需求。

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