随着无线网络技术日新月异地发展，被大家所熟知的WiFi已经发展到最新的802.11be标准，其理论速率高达30Gbps。2023年7月，IEEE正式签署了一项全新的无线传输标准802.11bb，即LiFi，一种基于光波的无线传输技术。这项技术通过LED光源进行数据传输，既提高了传输的安全性，也显著提升了传输速度，理论速度最高可达224GB/s。尽管这项技术听起来有些魔幻，但实际上它在未来将悄然改变我们生活，为我们带来更多可能性。本文旨在探讨LiFi技术原理、优势以及未来可能的应用场景。

一、理解LiFi技术工作原理

IEEE 802.11bb标准定义了使用光波进行无线通信的物理层规范和系统架构。LiFi技术是以LED为载体，在不影响正常照明前提下，通过增加符合LiFi标准的调制解调器，将信息通过调制器进行调制后，将数字信号载频到LED灯具上，利用LED发出快速的光脉冲无线传输信息。接收端利用光电转换器（PD）接收含有信息的可见光，并转换为电信号，然后进行滤波、整形和放大，并从中解调出相应的模拟信息。如果需要双向传输（即下行和上行）或多路传输，则需要进行频谱区分或多路取样调制，并加入同步识别信号和同步检测信号。
利用可见光来传输信息古已有之，早在古代利用烽火台点起狼烟来传递敌情，便是一种最古老、最初级的光编码传输方式。在这个编码系统中，信息的传递依赖于烽火台是否被点燃，没有点火就是“0”，意味着安全，点火就是“1”，代表敌人入侵。而LiFi技术原理与之异曲同工，它把LED光源作为载体，将信息编码成超快速闪烁的光信号进行传输。当手机、电脑、pad上的光接收器捕捉到这些光信号，就可解码成我们能理解的信息，比如文字、音频或视频。

二、LiFi与WiFi的优劣比拼

相比传统WiFi，LiFi具有诸多优势，主要包括更高的带宽、更快的速率以及更高的安全性。
高带宽：LiFi使用的可见光频段频谱比WiFi使用的频段宽一万倍。这意味着在LiFi网络里，单个数据信道的带宽可以做得很大，容纳更多的信道并行传输，从而大大提高了传输速率，可以更好地满足家庭多终端上网需求。速率快：LiFi能提供比较高的上网速度。受控环境中进行的测试显示，LiFi的速度超过100 Gbps，甚至高达224 Gbps的速率，而目前最新家用WiFi7的速率最高只有30Gbps，而最常用的WiFi4只支持600Mbps上网速率，LiFi是WiFi4的200-300倍。高安全性：由于LiFi使用可见光传输信号，光线不能穿墙，因此LiFi的保密性更好。

然而，LiFi短板也非常突出，存在覆盖范围限制、干扰问题严重、双向通信挑战以及设备支持度等问题。

覆盖范围限制：LiFi使用光传输信号在保密性好的情况下覆盖范围就被限制在视距范围内，这意味着它无法像WiFi一样，一个路由器覆盖全家，甚至上网的时候便携设备的光接收器被遮挡也会影响信号接收；干扰问题严重：光传输还可能面临多光源的干扰问题，比如家里多个灯具之间、灯具光源和非灯具光源之间的信号干扰等；双向通信挑战：虽然LiFi下行传输速度非常快，但上行传输由于终端设备限制，难以采用光通信方式。目前还没有比较好的办法解决，常见的解决方案是下行用LiFi上行用WiFi；设备支持度不足：目前市场上支持LiFi的设备远远少于支持WiFi的设备。

三、LiFi的应用与展望

LiFi作为一种新的无线通信手段，在WiFi、5G无法适用的环境中可以发挥作用，未来有着广阔的应用空间。

医院应用场景。某些大型医疗设备对电磁环境的要求极高，以免强电磁干扰影响设备的运行。因此， WiFi可能并不适合在这些环境中使用。相反，LiFi由于基于可见光进行通信，在使用时不会产生显著的干扰。这使得LiFi能够在这些高要求的环境中，如核磁共振室等，发挥出更大的应用价值。

石化应用场景。有些场景下不能在石化工厂里使用无线电频率，它可能使天线产生火花，从而引发潜在爆炸危险。在这种环境中，使用LiFi光通信是更安全的选择。

矿山应用场景。在较深的井下，WiFi很难覆盖，有线成本太高，在照明部署的同时使用LiFi部署通信网络，下井人员在头盔设备上安装接收模块，可以实现矿下人员的实时定位监控与记录，随时掌握矿下人员分布状况，并实现广播通信。一旦发生矿难，可及时掌握人员分布状况和发生矿难区域，给紧急救援赢得宝贵的时间。

智能交通应用场景。汽车都装有LED头灯、尾灯，汽车可借此交换信息防止意外发生。LED交通信号灯也可以利用LiFi与汽车通信进行实时通信，实现更精细化的交通管制。例如，当前面的车突然刹车时，通过LiFi传输刹车信息，且立即被后面的车接收，使得后方车辆立即自动减速刹车，从而提高道路安全性。

四、总结

在未来的无线通信领域，LiFi、WiFi及5G并非相互替代，而是发挥各自的优势，在合适的环境中使用合适的技术。每种无线通信技术都有其优点和局限性。5G可覆盖大范围环境和移动场景，WiFi是目前最高性价比的室内覆盖方案；而LiFi可以有效地应对电磁波严苛要求的室内场景。因此，未来无线通信的发展趋势，可能是LiFi、WiFi、5G等多种技术并存，互为补充，以适应不同的应用需求和环境。

回到当前，LiFi仍面临着一些技术性挑战，未来发展仍有很长一段路需要走。需要解决问题包括高频率高效能的LED光源（提高LED光源的响应速度）、利用电力线的数据传输技术（提升PLC的速率和抗干扰性能）以及高效能低功耗的光接收器（解决光源相互干扰和功耗问题）等。此外，目前市场上可以兼容LiFi的无线设备数量有限，早期成本较高，与5G 和WiFi相比具有明显劣势。在市场接受度和应用成熟度来看，LIFI同样面临挑战，目前5G 和WiFi已经在全球范围内广泛普及，市场渗透率极高。要想让LiFi在市场上占据一席之地，还需要解决诸多技术和成本问题。

尽管挑战众多，但市场上也有一些积极信号，如早在2016年新加坡媒体资讯通信发展管理局(IMDA)批准PureLiFi公司在当地展开LiFi测试。差不多是在同一时期，PureLiFi与法国照明制造商Lucibel合作开发了LiFi集成照明设备。Oledcom则推出了支持LiFi的MyLiFi台灯路由器，美国公司VLNComm在同年也推出支持LiFi的LumiNex LED照明面板。最近，PureLiFi已经开发出了符合新标准的设备，包括最近发布的Light Antenna ONE。这些都预示着在未来5-10年可能会看到更多的LiFi应用场景。