作者：張麗萍
一、 LiFi的最新進展
LiFi（Light Fidelity）技術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,采用白光LED作為光源，利用LED燈光承載的通信信號直接調制LED的發光強度來傳輸信息，無需光纖等有線信道的傳輸介質，在空氣中直接傳輸光信號。LiFi技術是照明與通信的深度耦合。
在去年的MWC2016大會上，愛丁堡大學的哈斯教授創立的Pure LiFi公司推出了第三代LiFi產品——外接式傳輸新產品LiFi-X。LiFi-X配備一個可連接任何LED燈具的接入點以及一個名片大小的適配器，該適配器可通過USB 2.0接口連接到移動設備。LiFi-X上下行傳輸速率都達到了40Mbps。在今年的MWC 2017大會上，PureLiFi公司發布了一個時尚的新型集成Li-Fi燈具。將Li-Fi調制元件集成為一個黑色環，用于環繞LED燈。環與天花板齊平，這使得搭載Li-Fi的LED燈與普通的燈幾乎毫無區別。這款新燈具可以一次支持8到16個用戶連網，并以45Mbps的速度傳輸數據。
二、 LiFi的性能特點
LiFi具有數據傳輸速度快、建設便利、低能耗、安全性強等特點。
（1）傳輸速度快
可見光的頻譜帶寬是目前電磁波帶寬的10000倍。目前實驗室測試最高速率達到50Gbps，是目前WiFi最快標準（802.11ac，可達到1Gbps）的50倍。
（2）建設便利，光源易得
LiFi技術利用已鋪設好的設備（無處不在的燈泡），只要在燈泡上植入一個微小的芯片，就能變成了類似于AP（WiFi熱點）的設備，使終端隨時能接入網絡。目前全世界的電燈泡數量約有140億盞。例如高速公路上的路燈，人們在高速行駛的車上就能輕易地接收到路燈傳來的信號。
（3）綠色健康，低能耗
LiFi技術不依靠無線電波，不會產生電磁干擾。通過LiFi在飛機上連接互聯網，不必屏蔽電子設備了。此外，LiFi技術在偏遠地區能比WiFi更方便地連接到互聯網，譬如煤礦，煤礦工人可以利用Lifi使用地理定位系統、打電話或者上網�？梢姽鈱θ祟悂碚f是綠色的、無輻射傷害的一種物質。同時用光來通信能減低能耗，不需要像基站那樣提供額外的能耗。開燈照明的同時就能傳輸信號，消耗功率還不到發光功率的5%。
（4）安全性強
與無線電波可以穿透物體進行傳播相比，LiFi只能沿直線傳播，不會穿透墻體，從安全角度講，不容易被截取而泄露信息。
基于LiFi的特點，可將LiFi無線局域網需求分為兩類：一是作為無線接入的替代，適用于目前不適合無線接入的場景，例如對電測輻射比較敏感的場景，對安全和保密通信要求比較高的場景，無線電波不可達而可見光可達的場景；二是作為無線接入的補充，適用于存在普通的無線接入的局域網，在無線頻譜緊張的情況下，對無線局域網進行負載分流。這些場景包括家庭無線接入、點對點通信。
三、 LiFi發展前景及對監管的影響
1、LiFi目前存在的問題
我國在可見光通信領域的研究起步較晚，但似乎已后來居上。如今我國的相關專利申請數量在全球已是第一，達到1700多項。與專利申請數量爆發形成鮮明對比的是，LiFi技術的產業化進程卻十分緩慢。目前還沒有公司做出批量化的產品，現在都是實驗室的樣品、示范。企業院校對LiFi的研究還停留在起步階段，規�；a的產品還沒有出現。技術發展的瓶頸、產業鏈缺少協同和市場定位不清晰等原因限制了LiFi的產業化進程。
技術方面：一是可見光不能穿透障礙物的阻擋，傳輸距離有限。之前所報道的Gbps的傳輸，傳輸距離僅為分米級，在小于3m的情況下，可以實現100Mbps的傳輸；二是雙向傳輸存在一定難度。LiFi的上行比較難實現，需要在專用的上網卡上加裝用于上行傳輸的LED燈，并同時在下行傳輸的LED燈具上加裝接收上行信號的光探測器。而受體積限制，用于上行的LED燈的功率不能很高，這就限制了上行傳輸的速率。三是信號受環境光干擾比較大。如果環境光源比較強，很有可能LiFi會無法正常通信。真正的干擾是可見光通信器材之間的干擾，屋里不可能只有一個LED燈泡，一個接收器可以接收到許多LED發射器發射的信號，這種干擾是致命的。這些發射器之間需要協同作業，用電力線或者以太網線進行互聯。四是照明技術與通信技術深度融合缺乏基礎研究（照明通信共用器件/共用驅動等），現有光學器件針對可見光頻段缺乏針對性設計，同質異質鏈路組網機制研究不足。
產業鏈方面：LiFi技術涉及通信、照明、電力等許多行業領域，涉及產業鏈綿長。目前LiFi的產業鏈尚未成型，缺少協同。產業鏈以研究機構為主導，LED廠商積極參與，但產業鏈缺少終端廠商、芯片廠商的支持�，F階段研究機構和企業研發出的LiFi系統多為原型機，使用自行設計的電路進行信號處理，設備體積龐大。通信設備的小型化和低能耗需要設計專用集成電路來實現。如果大規模普及LiFi技術，將通信網絡接入每個燈泡，工程量巨大，必須通過一系列的產業化發展。
市場定位方面：LiFi市場定位尚不清晰，未出現殺手級應用。在大眾應用市場，4G網絡體驗越來越好，與WiFi形成互補，大幅緩解了人們的上網需求，使用LiFi替代WiFi的意愿并不強烈。LiFi只有通過逐步示范應用，找到殺手級應用作為突破口，才能在寬帶無線應用市場找到一席之地。
2、未來發展前景及對監管的影響
在未來十年內，信息的傳輸量將超出現有無線電頻譜的承載能力，LiFi不能僅僅被視為一種無線通信技術，更有望激活帶寬達到300THz的可見光譜頻譜資源，是破解傳統無線電頻譜資源嚴重匱乏困局的新途徑。
近期，LiFi主要應用于電磁干擾敏感區域，典型場景包括水下、機艙、艦船、醫院、礦井、坑道、室外等，可以提供一種中近距離無線寬帶信號傳輸方式。遠期，由于現階段在非電磁干擾敏感區域尚沒有殺手級應用，只有當高速高密度的需求超出無線電頻譜資源承載能力時，可見光通信的價值才會體現出來，典型場景包括家庭、辦公室、大型公共場所等室內高速接入應用領域。
LiFi發展涉及產業眾多（通信、照明、電力、交通等），產業啟動周期長，近期難形成全面爆發式增長態勢。LiFi產業應用將按照“從低速到高速，從單向到雙向，從行業到大眾”的原則逐步發展。
LiFi使用的可見光頻譜相比無線電波更為豐富，目前使用無需牌照，自由使用。從頻譜管理角度看，一方面LiFi可以緩解移動通信技術日益增長的頻譜需求，應密切關注LiFi的發展進程和應用場景。另一方面，LiFi使用的可見光頻譜資源未來或需進行管理，避免因為LiFi的廣泛使用而出現干擾等問題。
作者簡介：
張麗萍 中國信息通信研究院產業與規劃研究所高級工程師，主要研究方向為無線技術與應用。
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