比WiFi快100倍赶超光纤 OPPO的LiFi技术到底是个啥？

【手机中国】随着通信技术的发展，我们的信号传输速度越来越快。目前的手机在逐渐支持5G信号，以加快手机上网速度。5G的快不用说，许多小伙伴或许已经体验到了。不过除了移动网络，家用网络也是我们上网的常见阵地。有了WiFi，我们在家就可以稳定高速地上网冲浪。不管是在床上、沙发上、阳台上还是马桶上，我们总是用各种方式连WiFi，甚至家里断网时还能蹭蹭隔壁家的WiFi，薅一下邻居老王的羊毛。

不过说起WiFi，许多人还是觉得它不够快，以至于在家里用手机连WiFi下一个大型游戏还是需要等半个小时左右，这个时间小伙伴可能一局游戏都已经打完了。如果我告诉你，现在有一种比WiFi的速度快100倍的技术，你信吗？你感兴趣吗？你会把它用在生活里面吗？

这就是LiFi，你没听错，它的名字和WiFi很相似。LiFi的全称为“Light Fidelity”，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。目前这种可见光的传输速度可以达到每秒数十兆甚至数百兆，是WiFi的100倍，其未来的传输速度还有可能超过光纤。除此之外，它还比WiFi更安全、更节能。

LiFi（图源网）

OPPO首款支持LiFi技术的智能手机专利曝光

2019年12月，OPPO向国家知识产权局申请了一项智能手机的外观设计专利，这项专利于近期才被公布出来。该专利涉及一款可支持LiFi通信技术的智能手机，这款手机的背面有一个矩形区域，用于放置LiFi设备。这一专利主要是描述OPPO手机的外观设计，因此对于该手机如何应用LiFi技术却没有多少提及。不过，在提交此外观设计专利三天后，OPPO还申请了相应的实用新型专利。

OPPO首款支持LiFi技术的智能手机

这项名为“LiFi设备和该设备的投影系统”的专利主要讨论了OPPO如何在移动设备中使用LiFi技术。这一安装在OPPO智能手机中的LiFi设备，它由外壳、印刷电路板和用于信号接收的LiFi模块组成。LiFi不仅提供了比WiFi高得多的传输速度，而且还具有较低的延迟（就像5G一样），该技术还可以支持手机高帧频传输高分辨率的图像，例如大型视频和音频文件。这准确地描述了LiFi技术的工作方式，该文档现在也已包含在WIPO（世界知识产权组织）数据库中，以在全球范围内保护这一突破性创新。

OPPO首款支持LiFi技术的智能手机

LiFi技术是如何传输信息的？

德国物理学家先驱哈斯（Heald Haas）是LiFi技术的发明者。哈斯和他的团队于2011年首次展示了LiFi。LiFi技术以LED灯为载体，通过在LED灯上植入一个微小的芯片，利用电信号控制发光二极管（LED）发出肉眼看不到的高速闪烁信号来传输信息，这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，只要在室内开启电灯，无需WiFi也可接入互联网。

只要在不影响正常照明前提下，LED灯将信息通过芯片中的调制器进行调制后，将数字信号载频到灯具上，利用LED发出快速的光脉冲来传输信息。然后在接收端利用光电转换器接收含有信息的可见光，并转换为电信号，接着进行滤波、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。LiFi利用快速的光脉冲无线传输信息是完全可行的，只要根据不同速率在光中编码信息，例如LED开表示1，关表示0，通过快速开关就能传输信息。由于LED的发光强度，人眼不会注意到光的快速变化。

LiFi技术利用LED灯传输信号（图源网）

与WiFi相比，LiFi的优点和缺点是什么？

尽管我们大量使用WiFi，但该技术也有一些缺点，例如WiFi通信的路由器天线杆比较耗电等。由于LED灯已经被广泛使用，因此LiFi应该更加节能和高效。地域局限性也可能是WiFi的一个问题，例如在飞机上，不要说没有WiFi信号，就连移动网络都没有，因此在这一类区域，LiFi的价值就体现出来了。

除此之外，安全性和隐私性是一个广为关注的问题，由于无线电波可以穿透墙壁，因此很容易被不法分子拦截，从而窃取个人信息。LiFi可以解决这些问题。首先，LiFi的传输速度很快，目前其速度已经超过了10Gbps，这比当前的WiFi网络快100倍。将来，通过适配的LED和系统，这一速度甚至有可能超过15Gbps。

LiFi比WiFi更安全（图源网）

此外，LiFi还可以在高密度环境中使用，以便更多的人可以使用LiFi网络。这种技术甚至还能实现水下通信，这也是美国海军对这种新技术表现出兴趣的主要原因，他们希望利用这种技术来改善潜水艇的通信。LiFi还有一个附加的优点，由于光线不能穿透墙壁，因此只要在房间拉上窗帘，不让LED的灯光传出房间之外，我们的个人信息就不会被不法分子拦截，也不会泄露。由于是利用光来传输信号，因此它对人体也是十分友好。

如今，还是会有些人对WiFi的无线电波非常敏感，甚至人们对WiFi的危害性也存在争议，使用LiFi则不会有这方面的困扰。不过，LiFi的主要缺点是它只有10米的传播范围，而WiFi则有32米。此外，LiFi仅适合下行链路的单向传输，双向传输对于该技术而言还是一个难题。

由于LiFi技术的上述特性，它可能无法完全取代WiFi，但或许会成为WiFi的重要补充。LiFi技术的安全性可以使其应用在众多WiFi无法部署或不方便部署的地方，例如医院、矿井或飞机等场景内，同时由于LiFi技术的隐私性，它还可以为机密会议或者在军事上提供支持。

用灯泡创造网络：Lifi能像Wifi那样点亮互联网的未来吗？

哪里有光源，哪里就有“wifi”——这是研究员Harald Haas希望看到的景象。这种特殊的“wifi”被称为Lifi（Light Fidelity），通过LED灯的光线来传递数据信息，制造可供各种终端使用的网络信号。

Lifi的原理其实很简单：本质上光和无线电波都是一种电磁波，只要在LED灯里加入一块控制光线闪烁的芯片，就可以根据不同的光线速率编码不同的数据信息，笔记本和手机等终端安装的接收器就可以接受这种数据信息。因为这种光线闪烁的频率极高，可储存信息也更多，同时人眼是看不出这种变化的。

据spectrum的报道，Haas的团队拥有许多来自剑桥、牛津等一流高校的研究员。他们目前正在进行一项为期四年、花费达580万英镑的相关项目，利用不同颜色的可见光制造高带宽的短距离网络连接。他们认为，这种Lifi系统在某些应用场景下是可以替代wifi的。

在10月份举行的IEEE光子学大会上，有团队展示了一些具体的研究成果：他们利用市场上可以买到的红、绿、蓝LED灯作为数据发射器传送信息，同时LED灯还是可以检测到光信号变化的二极管，也就是说，他们制造了一个可以发送和接收数据的双向交换系统。在这个系统里，数据交换速率可以达到110mb/s，并且，当数据传送只有一个方向时，这个速率可以达到155mb/s。

另外一些团队为了改善数据传送速率，制造了特殊的LED灯和二极管接收器，只需5毫瓦光源就可以让传输速度达到可观的4Gb/s。再利用简单透镜，在10米左右的传输距离上，速度还可以达到1.1Gb/s。Haas表示这个速度很快会被提高到15Gb/s，也就是60ghz无线电频段802.11wifi标准的2倍。

另一种提高传输速率的方法是使用雪崩光电二极管作为接收器。雪崩光电二极管，顾名思义有雪崩的传送效果，一个光子撞击到接收器上将产生一大片新的光子，从而达到放大信号的效果。Haas团队已经制造出了第一块集成雪崩光电二极管的CMOS接收芯片，这款7.8平方毫米的集成芯片拥有49个雪崩光电二极管。

德国的弗劳恩霍夫光电研究所也在做着相同的事情，他们打算在Electronica 2014 trade show上做一个Lifi热点的demo。研究院负责人Frank Deicke表示，他们打算利用红外光，实现点到点的1Gb/s的Lifi数据交换。这种速率和USB传输速率差不多，对于wifi和蓝牙来说，要做到这一点是很困难的。另一方面，wifi在传感器、执行器、控制单元之间的信号延时是在毫秒级别，而Lifi是微秒级别。

低延迟和更高的传输速率是Lifi的两大优势，但Deicke表示，他们并不想利用Lifi取代wifi，更多情况下，Lifi应该是作为现有通信技术的补足和完备。

国内其实也有相关技术的研究：复旦大学实验室曾利用一盏1w灯泡让四台笔记本成功实现上网，网络速率也很客观，最高3.25G，平均150mb。

此外，欧洲的另一个研究团队正在试图向消费市场推广这项技术。他们正在进行一个名为­ACEMIND的项目，旨在为家庭网络和小型办公网络提供一套管理方案。ACEMIND就包含Lifi通信技术的测试工程。参加这一项目的团队成员Dmitris Katsianis表示，Lifi可能在接下去5年的时间里就能有广泛的应用，他认为Lifi在医院、飞机客舱、发电厂等特殊网络坏境下会有比较大的使用价值。

Haas预期的市场则大得多。他希望LED灯不仅仅只是一个光源，就像手机从最初只有通话功能到现在的小型移动计算机，他希望LED灯也有一个类似的飞跃。

几十万年前，人类学会用火，丛林里的猛兽、食物里的细菌以及寒冷的冬天就再也不能成为威胁生存的因素。一百多年前，人类发明灯泡，黑夜也不再只有一种颜色。如今，当互联网学会正确用光的时候，也许数据交换和资源分享真的会打开一扇新的大门——毕竟，全世界总共拥有约140亿盏电灯，如果这些电灯转化为140亿个网络接入口，互联网的生态发展一定会有质的飞越。

Lifi当然有自身的限制，比如光不能穿透墙壁等固体，一但光被切断，网络信号也就断了。但因为光是直线传播的，只有在直线位置的用户才可以接收到相应信号，也使得Lifi相比wifi更安全一些。

总的来说，Lifi接下去的发展前景暂时还不得而知，但我戏虐性的想到了两点：第一，Lifi的普及将使得无数青年在晚上熄灯之后乖乖睡觉，从而拯救人们的视力健康；第二，Lifi的普及将使得无数青年拥有更多为妹纸修灯泡的机会，从而消除单身，和谐社会。基于这两点，我觉得还是让我们尽情拥抱这种可见光通信技术吧。

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