聽起來很炫的光照通信取代不了5G和Wi-Fi
Wi-Fi我們都知道是什麼,那麼Li-Fi呢?雖然這兩個名字只有一個字母的區別,但卻是兩種截然不同的技術。日前,電氣和電子工程師協會(IEEE) 通過了802.11bb標準,將Li-Fi技術正式規範化,它作為一種基於光的無線通信技術被包含在內。
那麼,Li-Fi究竟是什麼技術?Li-Fi會取代Wi-Fi嗎?未來我們上網、打電話,都可以通過Li-Fi實現嗎?

Li-Fi:用可見光而非電磁波通信
Li-Fi並不是一個特別新鮮的概念,早在十幾年前,移動通信領域的學者Harald Haas就在一場TED演講里科普了一把Li-Fi技術,他的演講標題是“用每一個燈泡傳輸無線信號”。Li-Fi是英文“Light Fidelity”的縮寫,可以翻譯成光照上網技術。
我們都知道,現有的Wi-Fi、5G等通信技術,都是基於電磁波實現的。一般來說,全球各個國家和地區都會劃分好相應的頻譜資源,比如某個區間是給5G用的,另一個是給4G用的,還有的是給Wi-Fi用的。基於電磁波實現的無線通信領域非常多,一個非常直接的結果就是頻譜資源變得很緊張。最近的例子就是WiFi 7和5G要在6GHz頻段上搶頻譜。
而Li-Fi則是另一種思路,我們日常見到的可見光,也能成為數據傳輸的方式。比如說,一盞亮著的燈,其實可以通過亮燈、關燈這兩個狀態來代表1和0,從而傳輸計算機領域的二進制數據。而且,通過特點的芯片控制燈泡,理論上可以做到1秒內開關上百萬次,短時間裡就能傳輸大量數據,同時肉眼不會感知到。

對於燈光單位時間內的開光次數,還有個我們更熟悉的名詞——“頻閃”。比如市面上主打護眼功能的學習檯燈,通常會以高頻閃作為核心賣點。我國對合格燈具產品的要求是3125Hz,即閃動頻率為3125次/秒。而手機屏幕方面,當年很多人排斥OLED屏就是因為它的低頻閃問題。當然,如今隨著技術進步,OLED屏已經能做到1920Hz高頻。
Li-Fi有很多優點,首先,它避開了電磁波這條擁擠的賽道,另闢新徑,通信資源方面擁有天然的優勢。
其次,可見光設備現實中非常普及,比如LED燈設備的數量就遠遠超過通信基站。理論上說,只要在現有的燈具上安裝一塊用於調控信號的微型裝置,就能讓它成為Li-Fi設備,實現成本要低很多。可見光本身自帶能源,也不用像基站那樣額外供電。

另外,隨著LED技術的不斷進步,Li-Fi在實驗室裡的傳輸速率上限也在不斷被突破。2015年,央視曾報導稱,我國可見光研究中實時通信速率能達到50Gbps。
而且,Li-Fi還有保密性好的優點,比如在封閉空間裡,光線一被遮擋就不容易折射出去,傳輸的內容洩露的風險也就更低了。
Li-Fi的缺點也很致命
開頭我們說了,Li-Fi不是一項很新鮮的技術,投入研究的時間並不短,技術優勢也不少,但現實中應用的場景並不多,這主要源於Li-Fi有很多較為致命的缺點。
首先,Li-Fi對雙向通信的支持並不友好。日常生活中,無論是有線寬帶還是4G、5G,都有一個上下行的概念,即下載和上傳。在燈泡上裝一個信號發射器,可以讓讓手機接受到光信號。但是,如果手機要傳輸數據給燈泡這一端要如何實現?手機上裝一個燈泡好像不太現實,畢竟你也不想玩手機的時候被一盞燈刺著眼睛。如果像Harald Haas的演講中演示的那樣用紅外線實現,那麼速率恐怕又會是個問題。
其次,光信號的抗干擾性很差。我們都知道,光線很容易被阻擋,不僅鋼筋混凝土的建築物可以徹底隔絕光線,霧霾雨水這些也能讓光線迅速衰減。對比之下,基於電磁波的Wi-Fi、蜂窩網絡,穿透性就要好太多了。可能有人會問,光纖不也是通過光信號實現的嗎,光纖的傳輸效率也不低?
只是,光纖雖然是通過光信號來傳輸信號,但它本身是藉助光纖這一物理介質實現的,用於傳輸的光線封閉在光纖內部,通過全內反射來傳播,損耗非常小。但光纖本質上還是有線傳輸,無線傳輸場景下,低消各類干擾,難度非常大。
因此,儘管Li-Fi有技術上的優勢,但這些缺點也相當致命,它們直接限制了Li-Fi在現實場景中的落地。
Li-Fi不是取代者,而是補充者
對於新興的技術,大家總容易寄託太高的預期,研究者和相關的機構,也樂於鼓吹。但一項技術遲遲未能落地,必然是遇到了現階段無法克服的難題,商業化道路上有越不過去的坎。Li-Fi是一項非常炫酷的技術,理想條件下能夠帶來嶄新的體驗。
只是,目前來看,Li-Fi並不具備取代Wi-Fi等通信技術的可能性。畢竟,基於電磁波的通信技術,經受住了過去幾十年的考驗,無論是從用戶體驗還是商業化的角度來說,都非常成功。而Li-Fi雖然在底層技術上看起來很有顛覆性,但抗干擾性差等致命缺點,讓它難以真正大規模普及。
當然,雖然短時間裡無法像Wi-Fi、蜂窩網絡那樣遍地開花,但Li-Fi在小範圍裡還是能找到適用的場景。早在2017年,NBA球隊金州勇士比賽的一個場館裡,採用了Li-Fi技術來給球迷上網,球迷們站在球館頂棚下LED光射下來的地方,就能連上網,這緩解了Wi-Fi和蜂窩網絡的擁堵卡頓。有意思的是,現場還配備了發電瓷磚,球迷踩在上面就能發電,發出的電用於照明和Li-Fi上網。
電器大廠飛利浦嘗試過在家樂福超市裡的LED燈具上佈置Li-Fi技術,雖然不能給顧客上網,但卻能用於室內定位,它的精準度顯然要比GPS高多了。
最近幾年的CES等展會上,也能看到廠商展示的Li-Fi檯燈、照明面板等產品。說實話,這類設備概念意義更重,畢竟用它們上網目前肯定還沒有Wi-Fi方便。但它們的存在,至少說明Li-Fi還是有用武之地的。
小雷認為,未來相當產的一段時間裡,Li-Fi主要的應用場景應該是作為已有通信手段的補充技術。另外,對於下一代移動通信技術6G,很多人也認為它將是多種通信技術的綜合體,除了電磁波,還包括衛星定位、Li-Fi等。或許進入6G時代後,Li-Fi的技術潛力,會得到更進一步的釋放。