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LiFi技術發展及對監管的影響

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)進行資料傳輸的全新無線傳輸技術,采用白光led作為光源,利用led燈光承載的通信信号直接調制led的發光強度來傳輸資訊,無需光纖等有線信道的傳輸媒體,在空氣中直接傳輸光信号。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産品——外接式傳輸新産品lifi-x。lifi-x配備一個可連接配接任何led燈具的接入點以及一個名片大小的擴充卡,該擴充卡可通過usb 2.0接口連接配接到移動裝置。lifi-x上下行傳輸速率都達到了40mbps。在今年的mwc 2017大會上,purelifi公司釋出了一個時尚的新型內建li-fi燈具。将li-fi調制元件內建為一個黑色環,用于環繞led燈。環與天花闆齊平,這使得搭載li-fi的led燈與普通的燈幾乎毫無差別。這款新燈具可以一次支援8到16個使用者連網,并以45mbps的速度傳輸資料。

二、 lifi的性能特點

lifi具有資料傳輸速度快、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最快标準(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裝置(無處不在的燈泡),隻要在燈泡上植入一個微小的晶片,就能變成了類似于ap(wifi熱點)的裝置,使終端随時能接入網絡。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号。

(3)綠色健康,低能耗

lifi技術不依靠無線電波,不會産生電磁幹擾。通過lifi在飛機上連接配接網際網路,不必屏蔽電子裝置了。此外,lifi技術在偏遠地區能比wifi更友善地連接配接到網際網路,譬如煤礦,煤礦勞工可以利用lifi使用地理定位系統、打電話或者上網。可見光對人類來說是綠色的、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号,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隻能沿直線傳播,不會穿透牆體,從安全角度講,不容易被截取而洩露資訊。

基于lifi的特點,可将lifi無線區域網路需求分為兩類:一是作為無線接入的替代,适用于目前不适合無線接入的場景,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,适用于存在普通的無線接入的區域網路,在無線頻譜緊張的情況下,對無線區域網路進行負載分流。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,但似乎已後來居上。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技術的産業化程序卻十分緩慢。目前還沒有公司做出批量化的産品,現在都是實驗室的樣品、示範。企業院校對lifi的研究還停留在起步階段,規模化生産的産品還沒有出現。技術發展的瓶頸、産業鍊缺少協同和市場定位不清晰等原因限制了lifi的産業化程序。

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,可以實作100mbps的傳輸;二是雙向傳輸存在一定難度。lifi的上行比較難實作,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号的光探測器。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。三是信号受環境光幹擾比較大。如果環境光源比較強,很有可能lifi會無法正常通信。真正的幹擾是可見光通信器材之間的幹擾,屋裡不可能隻有一個led燈泡,一個接收器可以接收到許多led發射器發射的信号,這種幹擾是緻命的。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,同質異質鍊路組網機制研究不足。

産業鍊方面:lifi技術涉及通信、照明、電力等許多行業領域,涉及産業鍊綿長。目前lifi的産業鍊尚未成型,缺少協同。産業鍊以研究機構為主導,led廠商積極參與,但産業鍊缺少終端廠商、晶片廠商的支援。現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号處理,裝置體積龐大。通信裝置的小型化和低能耗需要設計專用內建電路來實作。如果大規模普及lifi技術,将通信網絡接入每個燈泡,工程量巨大,必須通過一系列的産業化發展。

市場定位方面:lifi市場定位尚不清晰,未出現殺手級應用。在大衆應用市場,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的意願并不強烈。lifi隻有通過逐漸示範應用,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

在未來十年内,資訊的傳輸量将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匮乏困局的新途徑。

近期,lifi主要應用于電磁幹擾敏感區域,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号傳輸方式。遠期,由于現階段在非電磁幹擾敏感區域尚沒有殺手級應用,隻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展現出來,典型場景包括家庭、辦公室、大型公共場所等室内高速接入應用領域。

lifi發展涉及産業衆多(通信、照明、電力、交通等),産業啟動周期長,近期難形成全面爆發式增長态勢。lifi産業應用将按照“從低速到高速,從單向到雙向,從行業到大衆”的原則逐漸發展。

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的發展程序和應用場景。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的廣泛使用而出現幹擾等問題。

本文轉自d1net(轉載)