摘要: LIFI通过闪烁的单个LED灯，特殊芯片，以及利用微小到人类都无法察觉的光亮变化，传输更多数据，简单说有光的地方就能上网。LIFI以【安全性能高】，【传输速率快】等优点成为热点，但其无法穿透墙壁，感光器超出灯光范围，通信就会中断这些缺陷，以现有的研发能力和现状来看，无法在短期内替代WIFI。LIFI在一定时期内可能处于向上发展期，扮演WIFI的替代品。本文围绕LIFI定义，相对于WIFI的最大优势，以及目前影响LIFI发展及普及的因素，未来市场前景的大小，将应用的实例，以及对未来的畅想和思考几个方面进行科学辩证的分析。
关键词：安全性能高,传输速率快,频谱丰富，无电磁辐射，高保密性，绿色
一 什么是LIFI？
1.LIFI的定义
“LIFI”可见光无线通信，全称“Light Fidelity”。LIFI通过改变房间透明光线的频率进行数据传输，传输速度达到100GB，比WIFI的传输速率快了近一百倍。与光纤通信拥有同样的优点，高带宽，高速率，自然光到达的地方，就有LIFI的信号。LIFI技术利用已铺设好的设备，无处不在的灯泡，只要在灯泡上植入一个微小的芯片，就能变成于AP（WIFI热点)的设备，使终端随时能接入设备，它是可见光通信的一种应用，WIFI靠的是无线电波，而LIFI 则是靠的光脉冲。其实就是利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。简单来说，只要头顶上有灯光，理论上无论是传输数据信息、上网，还是进行语音、视频通话，亦或是调节物联网设备的开关，均可轻松实现，而且借助超高的传输速率，应用体验远超WIFI。
2.LIFI的历史
来自德国爱丁堡大学的物理和移动通信教授Herald Hass【1】首次提出了LIFI的概念，随后在2015年11月底，携手Lucibel共同创建了pureLiFi集团，来共同开发和推广欧洲市场首个全工业化的LIFI光源。
3.LIFI可见光通信技术在中国的发展阶段及实例
（1）中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50Gbps！我国科研工作者在可见光通讯方面的研究也获得了重大突破，最新测试结果显示，我国可见光实时通信速率已提高至50Gbps，速度全球领先。由信息工程大学承担的国家863计划项目以及郑州市重大专项“可见光通信系统关键技术研究与应用”取得重大突破。一举将可见光实时通信速率提高至50Gbps，是当前公开报道的国际最高水平的5倍，相当于0.2秒即可下载完成一部高清电影。目前，相关成果已经通过国家工业与信息化部电信传输研究所测试认证。
（2）上海数字产业集团，在煤矿井下等典型应用推广中低速率可见光通信基带芯片。深圳光启的商用化光子会议系统。华策光通信科技，基于LED白光的室内定位系统。白光LED节能灯构筑的无线通信系统，在上海世博会的“沪上生态家”的展出。以及复旦大学迟楠教授在屋内可见光传输网络领域，离线最高单向传输速率达到3.7G，实时系统平均上网速率达到150MB。
2．LIFI相比于WIFI的最大优势是什么？
1.在功能上优势
高速率，宽频率，高安全性，【高保密性】，【无电磁辐射】，【频谱丰富】，密度高，成本低，【绿色】，低能耗。
2.在应用和传输上的优势
(1).使用光源进行数据传输，LED是个半导体，有特别好的敏锐性能，不只仅仅用于简单的数据流，传输速率快。在容量上占有一定的优势。另外既能提供照明，又能 （2）.可见光通信因光不能穿越墙壁，通信将变得更加安全。WIFI会占用无线频谱的波段，而LIFI在民航飞机上，核电站，医疗领域的优势会更加的突出和明显。应用前景会很广泛，可以在很多封闭的空间I进行数据的安全传输，因为光线是沿直线传播的。
（3）.可同时提供照明与无线联网，且不会产生电磁干扰，与助于缓解现今网络暴增的问题。LIFI有助于解决频谱危机，它能 在发光二极管光照地区供应互补又不干扰的带宽，来解决这的频谱短缺现象，其庞大的数据密度容量也能为现有的射频网络减轻负担。
（4）.解决堵塞问题，安全性能将大大提高。众所周知，WIFI会产生电磁干扰，影响飞机设备和医疗设备，且对于发电，石油与天然气钻采有潜在的危险性。LIFI的使用光将不会带来电磁干扰。在数据保护方面也有极大的改善，一定程度上避免黑客的入侵。
（5）可见光对于人们来说是绿色的，无辐射伤害的一种物质。因此，用光来作为无线通信的媒质，是一种对人类更健康，更可取的方向，同时用光来通讯来降低能耗。
三．目前影响LIFI发展及普及的因素有哪些？
1.受应用场景制约
（1）手机端还缺少移动实际使用，因为手机缺少接受光源的数据传感器。似乎很难应用于日常生活，处于实验阶段，而最终产品必须在充满光以及来拦截信号，离量产走进生活还有一段路要走，并没有出现规模化生产的产品。
（2）以目前的技术和社会发展阶段来看，要想把LIFI技术迅速打入市场并普及到寻常百姓生活中，很困难。以全球可见光通信企业的产品应用现状为例。日本在水下通信领域，可见光产品已准备投入市场，产品仅能实现光电信号转换声波信号。而在室外高速通信领域，LED街灯已投入实际测试中，通信速度平时可确保每秒100Mbps左右，有效范围可达200M，而东阳机电在水下通信领域，水下通信装置通过蓝光LED实现了水下最大50Mbps的速度，产品主要面向小型化和轻量化的发展，还未实现大规模的生产。
2.受技术瓶颈的制约
信息的传输既要上行又要下行，而可见光的上行比较难实现，需要在专用的上网卡上加装用于上行传输的LED灯。并且环境中存在的太阳光和其他照明光源会对LED的光信号产生强烈的背景干扰，使的辨识度降低。这就使得可见光通信很难在室外的白天工作，只能在室内或夜晚工作。可见光通信传输的信号只能沿直线传输且不能穿越墙壁等障碍物，这就使得跨房间的网络接入变得非常困难，限制了其应用的推广，需要研发不同LED灯之间的网络中继技术。 当前的下行传输速率已经可以超过WIFI，但与WIFI相比，缺乏对移动性、非视线传输和上行高速数据传输的有效支持，需要解决带宽和信号上下行的技术比较难。
3.受技术产业链的影响
可见光通信产业链各环节并未发挥协同作用。【2】以可见光通信系统专用的信号处理集成电路为例，现阶段研究机构和企业研发出的可见光通信高速通信系统多为原型机，使用自行设计的电路进行信号处理，设备体积庞大。传输速度难提高：虽然白光LED的发光效率高，其有限的调制带宽却限制通信的传输速度。被广泛使用蓝光激发黄色荧光粉的LED调制带宽只有几MHz。信号易被切断，LED灯光若被阻挡，网络信号无法穿透阻挡物。数据难回传，数据线与电力线不能很好融合，反向链路受干扰导致数据无法回传。无专用探测器：光线散乱而多方向，在光源和探测器间存在不同光路。用户使用时无法准确接入，也不能准确切换等。无专业集成芯片，要与WIFI一样被广泛应用及产业化，必须有相当成熟的专用芯片，而可见光通信系统芯片的集成研发与产业化需要大量的资金，这便限制可见光通信技术的产业化发展。综上所述，可见光通信并不能成为传统无线通信技术的竞争对手，只能作为其应用的补充，与传统无线通信技术相辅相成，相融共生。加上LIFI技术本身的瓶颈，想要大规模的产业化发展还很遥远。
四． 市场前景有多大？
（1）LIFI今后可能会在汽车，火车，飞机等一些密闭的环境里，发挥更大的作用。此外，家庭的补充者，将于WIFI,（蜂窝网络3G，4G，甚至5G）通信技术相交互融合，【3】在物联网，家庭，航空，航海，地铁，高铁，室内导航，井下作业等领域带来创新应用和价值体验。到路边的路牌时，路牌马上可以给车辆导航仪传输附近的路况，并告知到达目的地的最通畅的道路，让用户有更好的驾驶体验。比如当车辆靠近时，主动提示刹车信息，实现自动刹车。构筑智能物联网生活，可以想象一下，未来我们早上起床开灯，使能通过各种终端设备电视，平板，手机第一时间了解天气状况，得知出行信息，以及国内外信息。更能在家庭成员之间分享数据信息，实现”秒传 ”。综上，应用前景会更加广泛，最终将成为WIFI的替代品。[4]
（2）如今，不少高校、科研院所和机构纷纷与企业加强LiFi应用的产学研合作，去年已有高校与企业成功研发出了LiFi相关的产品。LiFi作为面向LED照明、通信、物联网等多领域交叉融合的高新技术，未来具有广阔的市场应用前景，不少业内专家预测，LiFi将成为今年LED应用的一个新方向.深化科技产业技术创新与应用联盟”于2014年8月在广州市成立。广东省政府也出台了《关于全面体制改革加快创新驱动发展的决定》文件，支持可见光通信等重点领域关键技术的研究及创新应用，并提出实施重大科技专项项目，将加快突破可见光通信关键核心技术的瓶颈，抢占高新技术和战略性新兴产业技术的制高点。广东省将每年投资1.5亿元人民币作为科研经费，积极地推进可见光通信技术的研发与产业化进展过程，为产业转型升级提供强有力的科技支撑。
综上所述，可见光通信技术具备宽广的战略发展前景和巨大的市场应用空间。
五．LIFI在市场上的应用实例
1.LIFI光通信设备
第三代LIFI新品-“LIFI-X”，正募集200万美元风险投资金。与前两代产品相比，LIFI-X在信号接入设备上拥有更加小巧的尺寸，并且上下行的传输速率都已提升至40Mbps水准。该接受器足以接受非直接光源，即使光源背向或侧向，LIFI接受器同样可以轻松，快速的进行数据传输。但彻底阻断LIFI光源，数据传输会中断，所以全面普及，需要时日。任何新事物的发展都需要一个过程，需要不断地创新和突破。
2.LIFI在生活中的应用
LIFI将会在物联网安全项目，农业项目，室内广告，室内定位方面发挥重要的作用。另外，在苹果公司的IOS代码中发现带有“LIFI”的字符，在苹果的IOS库缓存文件中关于陈述与其他硬件和软件兼容性的声明部分，在下一代手机的无线传输标准上，苹果将采用LIFI可见光无线通讯技术替代WIFI技术，印度的Velmenni公司已开始对LIFI技术进行实测。LiFi技术，为物联网提供无限可能随着物联网设备市场的增长，传感器可以部署到越来越多的设备和场所中，更加快速以及大量的数据传输就显得更加重要。如果物联网继续以目前预测的速率进行增长，那么我们目前的基础设施将无法处理这样的数据传输要求。 如果我们希望大数据和物联网继续发展，那么LiFi或许能成为唯一可行的解决方案。由于目前的LED灯技术仅仅需要加入一个微小的微型芯片就可以变成LiFi发送器，最终，全世界超过140亿的灯泡将会变成140亿个发送器.希望新的科技能造福于人类，更人类生活带来更多的便利。
3.LIFI在国外发展阶段及应用
在英国，在室内通信领域应用于医疗机构的LIFI，[5]已实现了量产并交付买方使用。在德国，在室内通讯领域，室内可见光通信系统，现还处于实验室阶段，但在多点传输方面已经实现了800Mbps的传输速度。而在法国，在室内通信领域，可见光通信 系统已投入商业运行阶段，能够为家庭，商业场所提供可见光通信技术，组件包括传输，接受等设备。在美国，在室内定位领域，现已应用于超市及商场等室内定位，结合智能设备进行人与物之间的更快的信息定位。而在通信部件等领域，研发的短距离可见光桥接器已进入实验阶段，目的在于解决特殊环境下信号传输问题。在室内通信领域，LED灯具已实现短距离的信号传输，公司能提供完整性的室内可见光通信系统方案。
参考文献：
【1】哈拉尔德.哈斯 TED演讲内容 用一个灯泡传输无线信号[s] 2011
【2】中研普华LIFI行业专家 《2015-2020年中国LIFI行业竞争分析及发展背景预测报告》 705545 2015/3
【3】哈斯 TED演讲内容 无线网络的新突破[s] 2011
【4】严丹丹 《通信与信息技术》[M] 2016
[5] 中商产业研究院 《2016年版LIFI市场供应商全景调查研究报告 ICI 2016/3/23
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