英國愛丁堡大學(Edinburgh University)的教授Harald Hass在2011年發表了以「用燈泡無線傳輸資料」(Wireless Data from Every Light Bulb)的TED Talk演說,提出了Li-Fi (light fidelity)這個新穎的技術名詞。

就像是所有的光學無線通訊技術,Li-Fi是以光來傳輸資料,特別是以可見光光譜的光線;LED光源就是一個理想的Li-Fi通訊途徑,因為它們能以非常快的速率循環,又不會造成破壞。而LED若用以做為Li-Fi訊號資料傳輸,其調變速率能快到不被人眼察覺,因此在空間中的照明光線不會有閃爍或是發生其他可辨別的變化。

而Li-Fi最大的優勢就是幾乎沒有頻寬限制,可見光光譜是無線電頻譜的數倍寬,因此當我們聽到Wi-Fi技術可能已經達到容量極限時,基本上Li-Fi不會有這種問題。支持者認為,廣泛佈署Li-Fi不但將能解決目前的Wi-Fi頻寬限制問題,也因此將使其成為實現5G的基礎。

Li-Fi可透過在包含訊號處理電路與韌體的LED照明組件,在同一個空間中實現。就像Wi-Fi一樣,來自連網路由器的資料透過硬體線路提供,然後以光調變的方式嵌入發射的光線中;藉由光接收器(photoreceiver)將接收到的光轉換回二進位資料。使用恰當的硬體與韌體可支援雙向資料傳輸,理論上可達到200+Gbps。

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Li-Fi原理圖。

Li-Fi還有其他優點,例如強化的安全性──因為光線是不會穿牆的;此外也提升了網路的可靠性,因為Li-Fi發射器可以整合到房間或建築中的每一盞燈具,因此消除了Wi-Fi會遇到的節點架構瓶頸。這讓Li-Fi在某些Wi-Fi訊號很容易中斷或是不被允許(例如在核電廠中)的場所,或是需要快速安全傳輸較大資料檔案(如醫院中)的應用上,成為具吸引力的替代方案。

而因為Li-Fi接收器是會尋找光線強度的變化,所以在日光環境甚至日光直射環境中也能運作;在室內空間中,Li-Fi不需要光源與接收器之間的可見直線距離,因為牆壁與其他表面之間的光線反射也能被偵測到。此外該技術也能在光線低到10%的環境中運作,儘管以人眼來看這樣的空間很暗,實際上資料還是會被發射。

當然,就像所有的技術一樣,Li-Fi也有缺點,最顯著的就是傳述距離的限制以及較高的佈建成本──至少目前是如此。該技術過去幾年已經被導入一些利基型應用,例如手機應用中的定向通訊,最知名的是透過發送折價券或是促銷訊息,將消費者導引至零售賣場;這種通訊是單向的,不過需要消費者能透過手機應用程式接受Li-Fi訊號。

最近照明業者Signify (前身為Philips Lighting)發表了一套Li-Fi系統Trulifi,號稱能在使用者空間中支援燈具與燈具之間速率達150 Mbps的無縫傳輸,固定式的點對點(fixed, point-to-point)連結則可達到250 Mbps速率。

該公司表示,德國的漢堡足球俱樂部(Hamburger SV)就在體育場的記者室中安裝了Trulifi系統,紓解了媒體遭遇的Wi-Fi傳輸瓶頸。媒體記者在發稿的筆記型電腦上安裝USB轉接器,就能與記者室天花板上支援Li-Fi的燈具雙向通訊。

雖然Li-Fi擁有不少吸引人的功能,但廣泛的市場採用尚未起飛;除了傳輸距離以及成本的限制,缺乏產業標準也是一個問題,這會讓製造商就會不太願意將Li-Fi功能整合到產品中,因此在產業界推動標準化之前,Li-Fi恐怕還只會是小眾型的「精品」技術。

編譯:Judith Cheng

(參考原文: Li-Fi: An attractive alternative to Wi-Fi ,by Yoelit Hiebert;本文作者為LED照明技術領域專家)