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LiFi技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn),可見(jiàn)光無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域

發(fā)布時(shí)間:2019-01-04 責(zé)任編輯:wenwei

【導(dǎo)讀】LiFi系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜的通信系統(tǒng),集成了許多不同的組件/功能和軟件,如用于發(fā)光的LED,光傳感器,電源管理,調(diào)制編碼和解調(diào)解碼系統(tǒng),網(wǎng)絡(luò)管理嵌入式軟件等。
 
據(jù)麥姆斯咨詢(xún)介紹,光保真(LiFi)技術(shù)是由德國(guó)物理學(xué)家Harald Haas于2011年提出的一種光學(xué)無(wú)線通信(optical wireless communication,OWC)技術(shù)。LiFi能夠使用電磁頻譜的可見(jiàn)光部分以非常高的速度傳輸信息。得益于發(fā)光二極管(LED)的發(fā)展,LiFi的價(jià)值在今天得到了高度重視,LED成為能夠高速傳輸信息的高頻半導(dǎo)體光源。LED以人眼無(wú)法察覺(jué)的高頻調(diào)制信號(hào)實(shí)現(xiàn)這種高速通信。
 
lifi技術(shù)原理
 
利用LED燈作為信號(hào)發(fā)射源,通過(guò)在LED燈泡中增加一個(gè)微芯片,控制燈的亮滅來(lái)編碼信息,燈亮表示"1",燈滅表示"0"。LED燈發(fā)出肉眼察覺(jué)不到的高速明暗閃爍的編碼信息,光敏傳感器接收到這些變化,利用解碼芯片恢復(fù)出與發(fā)端一樣的數(shù)據(jù)信息,進(jìn)而完成無(wú)線數(shù)據(jù)的發(fā)送與接收。通過(guò)這種方式,利用安裝在LED燈上的微編碼芯片可以將數(shù)據(jù)信息調(diào)制成光信號(hào)發(fā)射出去,此時(shí)經(jīng)過(guò)改裝后的LED燈相當(dāng)于一個(gè)LIFI熱點(diǎn)。該LED燈發(fā)射的光信號(hào)類(lèi)似于AP(WIFI熱點(diǎn))設(shè)備發(fā)射的電磁信號(hào)。用戶(hù)通過(guò)安裝有LIFI接收設(shè)備的智能手機(jī)、筆記本電腦、平板電腦等數(shù)據(jù)終端接收并解碼該LED燈發(fā)射的光信號(hào),實(shí)現(xiàn)上網(wǎng)功能。LiFi技術(shù)是運(yùn)用已鋪設(shè)好的設(shè)備(無(wú)處不在的燈泡),只要在燈泡上植入一個(gè)微小的芯片,就能變成了類(lèi)似于AP(WiFi熱點(diǎn))的設(shè)備,使終端隨時(shí)能接入網(wǎng)絡(luò)。
 
LiFi技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn),可見(jiàn)光無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
 
隨著近年固態(tài)照明(SSL)技術(shù)的蓬勃發(fā)展,LED現(xiàn)在常用于燈具和許多其他照明設(shè)備,被視為L(zhǎng)iFi系統(tǒng)的潛在數(shù)據(jù)提供者。
 
lifi技術(shù)優(yōu)點(diǎn)有哪些?
 
與其它OWC技術(shù)相比,LiFi具有以下優(yōu)勢(shì):
 
速度:在多次演示中已實(shí)現(xiàn)高速率數(shù)據(jù)傳輸,LiFi速度有時(shí)能比Wi-Fi快10~100倍;
 
安全性:使用現(xiàn)有技術(shù)可以輕松控制可見(jiàn)光束和強(qiáng)度;
 
節(jié)能:通信的傳輸能量由可見(jiàn)光承載,而可見(jiàn)光本質(zhì)上可同時(shí)用于照明應(yīng)用;
 
密度:通過(guò)適當(dāng)?shù)恼{(diào)制解決方案,可以大大提高無(wú)線傳輸容量;
 
LiFi技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn),可見(jiàn)光無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
 
安全性:對(duì)于對(duì)人體可能有害的無(wú)線電通信,光通信是有力的潛在替代方案;
 
高帶寬:可見(jiàn)光譜代表大帶寬,無(wú)需許可,可免費(fèi)使用;
 
低成本:LiFi系統(tǒng)比無(wú)線電技術(shù)需要的組件更少。
 
LiFi相比WiFi有兩大優(yōu)勢(shì)
 
LiFi比WiFi厲害的地方主要在于這兩點(diǎn):
 
第一,安全性強(qiáng)。WiFi的傳輸主要是利用無(wú)線電波傳輸,無(wú)線電有一個(gè)頻率,這個(gè)頻率是可以破解的。但是LiFi是利用可見(jiàn)光進(jìn)行信息傳輸,光的成分復(fù)雜,具有波粒二象性。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō),就是用光傳播的LiFi更加安全??梢员苊饨ㄖ獾腤iFi盜用,室內(nèi)的信息不會(huì)泄露到室外。
 
第二,速度快。世界上傳播速度最快的光速,LiFi是利用可見(jiàn)光進(jìn)行信息傳輸,而WiFi是無(wú)線電傳播。因此LiFi的傳播速度比WiFi更快。
 
lifi技術(shù)的缺點(diǎn)(局限)
 
雖然LiFi比WiFi更安全,也更快。但是現(xiàn)在的LiFi技術(shù)依然有著種種局限。
 
第一,反向通信。目前LiFi技術(shù)最大的局限應(yīng)該是反向通信,從LED燈泡可以發(fā)射信號(hào)到終端上,但是如何確保終端反射信號(hào)回LED燈泡并沒(méi)有得到完美解決。
 
第二,通信距離。雖然LiFi的速度更快,但是傳輸距離并沒(méi)有保證。現(xiàn)在WiFi的傳輸距離也是有限的。如何保證用一套LiFi設(shè)備滿(mǎn)足全家的LiFi需求仍然是科學(xué)家們目前急需解決的問(wèn)題。
 
第三,干擾環(huán)境。LiFi主要依靠可見(jiàn)光進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸,雖然LED燈可以將光線調(diào)制人眼看不見(jiàn)的范圍,但如果光線過(guò)亮也會(huì)影響LiFi的正常傳輸。當(dāng)信噪比(正常電子信號(hào)與設(shè)備額外產(chǎn)生的信號(hào)之比)過(guò)小時(shí),信息的傳輸就會(huì)失真,正常的信息傳輸將會(huì)被弱化。
 
現(xiàn)在的第三代LiFi產(chǎn)品如果阻斷光源,數(shù)據(jù)傳輸仍然會(huì)中斷。LiFi技術(shù)毫無(wú)疑問(wèn)是一個(gè)比WiFi更優(yōu)秀的數(shù)據(jù)傳輸技術(shù),但是由于種種局限全面普及推廣可能尚需時(shí)日。相信在不久的將來(lái),這種數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)將會(huì)徹底改變我們的生活。
 
可見(jiàn)光無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域
 
許多應(yīng)用可以受益于LiFi技術(shù):航空電子設(shè)備、水下數(shù)據(jù)通信、醫(yī)療保健、汽車(chē)和運(yùn)輸以及教育等。
 
(1)智能交通:由于夜晚沒(méi)有白天自然光的干擾,LIFI運(yùn)行效果更好。將路燈作為基站,建設(shè)一個(gè)光通信網(wǎng)絡(luò),在交通領(lǐng)域能發(fā)揮積極的作用。車(chē)燈作為接收器可接收光信號(hào),并通過(guò)解碼芯片和顯示芯片將光信號(hào)還原成數(shù)據(jù)信息并通過(guò)顯示屏顯示出來(lái)。用戶(hù)通過(guò)該網(wǎng)絡(luò)可查詢(xún)交通狀況,合理的選擇交通路線,緩解交通擁堵的狀況。在交通安全方面的應(yīng)用中,當(dāng)前車(chē)檢測(cè)到后車(chē)跟隨距離小于5米時(shí),可通過(guò)尾燈發(fā)出提醒保持車(chē)距的信號(hào),后車(chē)頭燈接收到信號(hào)后,做出減速的動(dòng)作。當(dāng)車(chē)速過(guò)快LIFI接收設(shè)備數(shù)據(jù)解碼超過(guò)各路段的限速要求時(shí),路燈就會(huì)向該車(chē)發(fā)出減速信號(hào),提醒車(chē)主減速。給每個(gè)LED照明燈調(diào)制一個(gè)路標(biāo)信息,對(duì)不清楚路線的車(chē)主,通過(guò)車(chē)燈的光敏接收器接收路標(biāo)信息,可完成導(dǎo)航功能。
 
(2)智能家居:用戶(hù)通過(guò)自主設(shè)計(jì)的手機(jī)APP控制手機(jī)閃光燈,發(fā)出調(diào)制的光信號(hào)控制開(kāi)門(mén),可替代傳統(tǒng)的鑰匙,免去帶鑰匙的繁瑣和丟鑰匙的風(fēng)險(xiǎn)。將家里天花板上的照明燈改裝成可180度視角發(fā)射光信號(hào)的LIFI熱點(diǎn),設(shè)置一個(gè)多功能開(kāi)關(guān)用于控制該光源。在各電器上安裝LIFI接收設(shè)備,通過(guò)多功能開(kāi)關(guān)可控制各電器的通斷和運(yùn)行。
 
(3)智能定位:由于目前的通信網(wǎng)絡(luò)采用電磁波傳輸信號(hào),在一些電磁波無(wú)法傳播的場(chǎng)所如礦井中無(wú)法實(shí)現(xiàn)通信,當(dāng)發(fā)生礦難時(shí),礦井中的礦工因無(wú)法與外界通信而失去聯(lián)系,加大了營(yíng)救難度和傷亡程度。LIFI技術(shù)的出現(xiàn)能有效監(jiān)測(cè)和定位礦工的位置。在每位礦工頭盔上配置的LED照明燈調(diào)制一個(gè)獨(dú)一無(wú)二的代碼,作為身份標(biāo)識(shí)。通過(guò)隧道照明燈搭建的網(wǎng)絡(luò),可將身份信息傳至井外,實(shí)現(xiàn)與外界的通信。
 
從本質(zhì)上講,LiFi有助于解決眾多應(yīng)用中的特定問(wèn)題:例如,通過(guò)使用光纖代替銅線纜減少飛機(jī)的重量,或消除醫(yī)院中電磁干擾的風(fēng)險(xiǎn)。更廣泛來(lái)說(shuō),LiFi還可以為通信網(wǎng)絡(luò)提供額外的帶寬容量(技術(shù)可實(shí)現(xiàn)時(shí))。
 
以上就是lifi技術(shù)原理、優(yōu)缺點(diǎn)、應(yīng)用領(lǐng)域的相關(guān)知識(shí)介紹,關(guān)于在此背景下,技術(shù)/系統(tǒng)集成將成為L(zhǎng)iFi發(fā)展的關(guān)鍵,但需要了解的是,組件/功能的選擇(例如LiFi系統(tǒng)設(shè)計(jì))在LiFi系統(tǒng)性能中也扮演著重要作用。
 
 
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