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LiFi技术发展及对监管的影响

http://www.c114.net ( 2017/5/11 16:39 )
LiFi的最新进展 LiFi(Light Fidelity)技术是一种利用可见光波谱(如灯泡发出的光)进行数据传输的全新无线传输技术,采用白光LED作为光源,利用LED灯光承载的通信信号直接调制LED的发光强度来传输信息,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。LiFi技术是照明与通信的深度耦合。 在去年的MWC 2016大会上,爱丁堡大学的哈斯教授创立的Pure LiFi公司推出了第三代LiFi产品——外接式传输新产品LiFi-X。LiFi-X配备一个可连接任何LED灯具的接入点以及一个名片大小的适配器,该适配器可通过USB 2.0接口连接到移动设备。LiFi-X上下行传输速率都达到了40Mbps。在今年的MWC 2017大会上,PureLiFi公司发布了一个时尚的新型集成LiFi灯具。将LiFi调制元件集成为一个黑色环,用于环绕LED灯。环与天花板齐平,这使得搭载LiFi的LED灯与普通的灯几乎毫无区别。这款新灯具可以一次支持8到16个用户联网,并以45Mbps的速度传输数据。 LiFi的性能特点 LiFi具有数据传输速度快、建设便利、低能耗、安全性强等特点。 (1)传输速度快 可见光的频谱带宽是目前电磁波带宽的10000倍。目前实验室测试最高速率达到50Gbps,是目前WiFi最快标准(802.11ac,可达到1Gbps)的50倍。 (2)建设便利,光源易得 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,就能变成了类似于AP(WiFi热点)的设备,使终端随时能接入网络。目前全世界的电灯泡数量约有140亿盏。例如高速公路上的路灯,人们在高速行驶的车上就能轻易地接收到路灯传来的信号。 (3)绿色健康,低能耗 LiFi技术不依靠无线电波,不会产生电磁干扰。通过LiFi在飞机上连接互联网,不必屏蔽电子设备了。此外,LiFi技术在偏远地区能比WiFi更方便地连接到互联网,譬如煤矿,煤矿工人可以利用LiFi使用地理定位系统、打电话或者上网。可见光对人类来说是绿色的、无辐射伤害的一种物质。同时用光来通信能减低能耗,不需要像基站那样提供额外的能耗。开灯照明的同时就能传输信号,消耗功率还不到发光功率的5%。 (4)安全性强 与无线电波可以穿透物体进行传播相比,LiFi只能沿直线传播,不会穿透墙体,从安全角度讲,不容易被截取而泄露信息。 基于LiFi的特点,可将LiFi无线局域网需求分为两类:一是作为无线接入的替代,适用于目前不适合无线接入的场景,例如对电磁辐射比较敏感的场景,对安全和保密通信要求比较高的场景,无线电波不可达而可见光可达的场景;二是作为无线接入的补充,适用于存在普通的无线接入的局域网,在无线频谱紧张的情况下,对无线局域网进行负载分流。这些场景包括家庭无线接入、点对点通信。 LiFi发展前景及对监管的影响 1、LiFi目前存在的问题 我国在可见光通信领域的研究已后来居上。如今我国的相关专利申请数量在全球已是第一,达到1700多项。与专利申请数量爆发形成鲜明对比的是,LiFi技术的产业化进程却十分缓慢。目前还没有公司做出批量化的产品,现在都是实验室的样品、示范。企业院校对LiFi的研究还停留在起步阶段,规模化生产的产品还没有出现。技术发展的瓶颈、产业链缺少协同和市场定位不清晰等原因限制了LiFi的产业化进程。 技术方面:一是可见光不能穿透障碍物的阻挡,传输距离有限。之前所报道的Gbps的传输,传输距离仅为分米级,在小于3m的情况下,可以实现100Mbps的传输。二是双向传输存在一定难度。LiFi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,并同时在下行传输的LED灯具上加装接收上行信号的光探测器。而受体积限制,用于上行的LED灯的功率不能很高,这就限制了上行传输的速率。三是信号受环境光干扰比较大。如果环境光源比较强,很有可能LiFi会无法正常通信。真正的干扰是可见光通信器材之间的干扰,屋里不可能只有一个LED灯泡,一个接收器可以接收到许多LED发射器发射的信号,这种干扰是致命的。这些发射器之间需要协同作业,用电力线或者以太网线进行互联。四是照明技术与通信技术深度融合缺乏基础研究(照明通信共用器件/共用驱动等),现有光学器件针对可见光频段缺乏针对性设计,同质异质链路组网机制研究不足。 产业链方面:LiFi技术涉及通信、照明、电力等许多行业领域,涉及产业链绵长。目前LiFi的产业链尚未成型,缺少协同。产业链以研究机构为主导,LED厂商积极参与,但产业链缺少终端厂商、芯片厂商的支持。现阶段研究机构和企业研发出的LiFi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。通信设备的小型化和低能耗需要设计专用集成电路来实现。如果大规模普及LiFi技术,将通信网络接入每个灯泡,工程量巨大,必须通过一系列的产业化发展。 市场定位方面:LiFi市场定位尚不清晰,未出现杀手级应用。在大众应用市场,4G网络体验越来越好,与WiFi形成互补,大幅缓解了人们的上网需求,使用LiFi替代WiFi的意愿并不强烈。LiFi只有通过逐步示范应用,找到杀手级应用作为突破口,才能在宽带无线应用市场找到一席之地。 2、未来发展前景及对监管的影响 在未来十年内,信息的传输量将超出现有无线电频谱的承载能力,LiFi不能仅仅被视为一种无线通信技术,更有望激活带宽达到300THz的可见光谱频谱资源,是破解传统无线电频谱资源严重匮乏困局的新途径。 近期,LiFi主要应用于电磁干扰敏感区域,典型场景包括水下、机舱、舰船、医院、矿井、坑道、室外等,可以提供一种中近距离无线宽带信号传输方式。远期,由于现阶段在非电磁干扰敏感区域尚没有杀手级应用,只有当高速高密度的需求超出无线电频谱资源承载能力时,可见光通信的价值才会体现出来,典型场景包括家庭、办公室、大型公共场所等室内高速接入应用领域。 LiFi发展涉及产业众多(通信、照明、电力、交通等),产业启动周期长,近期难形成全面爆发式增长态势。LiFi产业应用将按照“从低速到高速,从单向到双向,从行业到大众”的原则逐步发展。 LiFi使用的可见光频谱相比无线电波更为丰富,目前使用无需牌照,自由使用。从频谱管理角度看,一方面LiFi可以缓解移动通信技术日益增长的频谱需求,应密切关注LiFi的发展进程和应用场景。另一方面,LiFi使用的可见光频谱资源未来或需进行管理,避免因为LiFi的广泛使用而出现干扰等问题。
作者:张丽萍   来源:人民邮电报   免责声明:本文仅代表作者个人观点,与C114齐乐娱乐网无关。其原创性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容、文字的真实性、完整性、及时性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并请自行核实相关内容。
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