新无线网络竟然是靠“灯泡”实现！LiFi时代正在到来

近期一条新闻引起了我的注意，那就是2023年6月起，IEEE802.11无线标准协会现在正式承认无线光通信（LiFi）作为无线局域网的物理层，并且部分企业开始同时使用LiFi与WiFi一同来覆盖办公室区域的网络，以发挥二者的优势。可能对于国内的小伙伴来说，LiFi还是一个新鲜的名词，那么什么是LiFi，它与WiFi的区别在哪里？

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首先，要解释LiFi，我们就要复习一下无线网络中信息传播的原理。无线网络的工作原理基于电磁波的传播。电磁波是一种能够在空气中自由传播的波动，包括了我们日常生活中的广播、手机信号、WiFi信号等。在无线网络中，信息（无论是文字、语音、图片还是视频等）被转换成电磁信号。这些电磁信号在空气中传播，就像石头掉入湖面产生的涟漪一样，向四周扩散开来。当这些"涟漪"（电磁波）碰到接收设备（例如手机或电脑）时，接收设备的天线就能感知到这个"涟漪"，并将其转化为电信号。电信号经过解码后，就变成我们可以理解的信息，例如文字、图片或者视频。

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而我们生活中最常见的电磁波便是光，光具有“快、广、指向性”的特点，如果能用光来当做信息传播的介质，那么信息传播的速度和广度是不是就可以有着质的提升呢？于是LiFi便诞生了。

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Li-Fi，全称是LightFidelity，是一种无线通信技术，它利用可见光通信（VisibleLightCommunication,VLC）的原理，通过LED灯的高速闪烁来传输数据。Li-Fi技术的概念最早由哈罗德·哈斯（Prof.HaraldHaas）教授在2011年TED全球会议上提出。他在会议上首次演示了用一盏桌灯的LED灯来传输视频数据的可能性。

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2019年，IEEE(InstituteofElectricalandElectronicsEngineers）正式承认了Li-Fi技术，2023年6月其被纳入IEEE802.11LightCommunication标准。这一标准将Li-Fi视为无线局域网的一种物理层实现。

Li-Fi的工作原理基于可见光通信。简单来说，它使用LED灯的快速开关（对人眼看起来是不可见的）来传输数据。这个过程类似于光纤通信，但是Li-Fi使用的是可见光，数据被编码成光信号，然后通过LED灯发射出去。接收端设备（如一台电脑或智能手机）配备有光敏元件，可以检测到这些光信号，并将其解码为数据。这样，LED灯就能成为一个无线数据的传输介质。

由于Li-Fi使用的是光信号，因此在需要高速、安全的无线通信场景中，Li-Fi具有较大的应用潜力。例如，医疗设备通信、机载和车载系统、工业自动化，甚至是家庭和办公室环境都有可能成为Li-Fi的应用场景。另外，由于Li-Fi不会产生无线电波干扰，因此在飞机、医院等对无线电波敏感的环境中，Li-Fi也有其独特的优势。

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而如果将LiFi与我们日常使用的WiFi相比较，虽然二者都是无线通信技术，但使用的是不同的电磁波段进行通信。Wi-Fi使用的是射频（RF）波段，而Li-Fi使用的是可见光波段。那么从传播的优势上来看，LiFi可以提供更高的传输速率，理论上可达到每秒数十乃至数百Gbps，是Wi-Fi速率的数十倍。并且，其使用可见光进行通信，光无法穿墙，使得信号不易被窃听，从而保证了更高的安全性。再者，它占用的频谱资源属于可见光频段，不会对无线电频段产生任何干扰，可避免无线电频率拥挤的问题。

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而LiFi的劣势也显而易见，首先就是由于光无法穿透墙壁，因此Li-Fi的覆盖范围相对Wi-Fi更小。进而强光或者弱光的环境都可能影响Li-Fi的数据传输效果。但由于Li-Fi和Wi-Fi的优缺点十分互补，因此在未来，它们有可能会在市场上并存，并在各自的优势领域中发挥作用。例如，在需要高速、安全的数据传输场景中，可以使用Li-Fi；而在需要广覆盖、稳定传输的场景中，可以使用Wi-Fi。二者可以集成在同一设备中进行使用。

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目前，已经有一些公司开始开发Li-Fi产品。比如美国公司PureLiFi最近推出了LightAntennaOne，这是一种小型的Li-Fi模块，可以集成到智能手机中，并能提供超过1Gbps的速度。然而，由于Li-Fi使用的是可见光，其通信范围只限于10英尺（3.05米）以内，且需要特定的角度进行直线通信。可见，虽然LiFi的传播性能优势明显，但在短期内，由于技术层面的问题，LiFi可能还没有办法大规模地使用，但相信在未来，伴随着高加密性、高速、节能性的网络需求，LiFi会普及开来。