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【產業動態】Li-Fi 技術-無線網路的嶄新革命!

從Wi-Fi到Li-Fi:探索下一代高速網際網路接入的轉變

Wi-Fi,作為目前的無線網際網路接入標準,多年來為提供了我們良好服務與體驗;然而,隨著我們對數位連接的依賴程度增加,對於更快速、更可靠的網際網路接入的需求也隨之成長,Wi-Fi使用無線電波來傳輸資料,在速度和容量方面存在著一些限制;此外,它容易受到其他設備的干擾,並可能帶來安全風險。


下一代Wi-Fi — Wi-Fi 7各項產品,包含已上市的TP-Link router、下半年各家主機板即將推出的Intel Z790解決方案,和明年預定的iPhone 16系列也會導入Wi-Fi 7;然而,無線通訊的未來或許並非只有Wi-Fi 7,而將加入一個新的生力軍:名為Li-Fi的光線無線傳輸技術。


科技世界不斷演進,網際網路連接領域也不例外,隨著我們從Wi-Fi轉向Li-Fi,下一代高速網際網路接入,未來的數位通訊前景令人振奮。這個轉變承諾革新我們連接網際網路的方式,提供更快速的速度、更高效率和更安全的連線。


全新登場的Li-Fi,全名為光學保真技術(Light Fidelity),IEEE 已於2023年7月13日正式簽署Li-Fi標準定義為 802.11bb,其中Li-Fi的生態圈支持者包括Qualcomm提出的Smart Retail概念、Panasonic 的LinkRay技術、pureLiFiFraunhofer HHI和Light Communications 802.11bb Task Group等,它是一項突破性的技術,強調使用光線而非射頻(RF)的優勢,Li-Fi 利用可見光通訊(VLC)來傳輸資料。Li-Fi的原理非常獨特,它利用LED燈泡閃爍的特性來傳輸資料,當燈泡閃爍時,接收器能夠感知並解讀這些閃爍,從而轉換成資料訊號,將您的燈具轉化為高速網際網路接入點,這種高頻閃爍所帶來的數據傳輸速率相當驚人,這項技術有可能比Wi-Fi快100倍,實驗室條件下的速度可達每秒224 Gb。


然而,從Wi-Fi轉向Li-Fi不僅僅關乎速度,Li-Fi在效率和安全性方面也具有顯著的優勢;Li-Fi技術的高效性源於它的設計方式,相比Wi-Fi使用的無線電波,Li-Fi利用可見光通訊,這表示在資料傳輸過程中所需的能量更少,這不僅使Li-Fi成為一種綠色環保的選擇,同時也有助於降低能源消耗和碳排放。


Li-Fi的安全性,也是最大的優勢之一,光無法穿透牆壁,因此 Li-Fi訊號在室外無法被接收,使得連接更加私密和安全,這樣的特性有助於降低資料泄露和未授權訪問的風險,尤其對於擁有高度敏感資料的應用場景,如:企業、政府和醫療機構,具有顯著的優勢。


Li-Fi vs Wi-Fi

Li-Fi vs Wi-Fi
Li-Fi vs Wi-Fi

Li-Fi技術: 以最低或無風險,為高速通訊帶來了全新的可能性


低成本的基礎設施建設


Wi-Fi透過發送和接收由裝置透過空氣傳輸的無線電波來運作,您需要特殊的裝置來發送和接收無線電信號,我們通常使用Wi-Fi路由器來實現這一目的,這並不是什麼高深複雜的技術。


但想想光線,光線無處不在,由於Li-Fi技術使用可見光通訊,我們所需要的裝置,僅是在現有燈泡中添加光學驅動器,這表示我們可以利用現有的照明設施來搭建高速無線通訊網路,而無需額外的龐大投資;這一特性使得Li-Fi成為一個非常具有吸引力的選擇,特別是在現有Wi-Fi基礎設施不足或需要擴展的場景下。


無輻射的安全性


與無線電波相關的健康風險一直是一個敏感問題,它可能會干擾一些敏感裝置,導致它們失效,這是大多數人不願意看到的;雖然目前尚無證據證明無線電波會對健康造成危害,但出於安全考慮,一些地方禁止使用無線電波;但對於Li-Fi,這樣的問題將不存在,因為光線無處不在,有光線的地方就有Li-Fi,因此也就有了網際網路接入,無需擔心由無線電波引起的輻射風險。


光線波不易受到干擾,因此Li-Fi可以作為非常快速的網際網路連接或資料來源,幾乎不會受到任何干擾或其他可能降低資料來源速度和便利性的因素的影響。


更好的資料密度管理


光線的使用可以更好地管理資料密度,無線電波從源頭向各個方向傳播,這表示無論資料的接收器位於範圍內的哪個位置,都可以連接到Wi-Fi網路,這在一定程度上提供了便利,但如果使用者只在固定位置連接網際網路,這也導致了能源的浪費,儘管新技術如波束成形(beamforming)在一定程度上可以緩解這個問題,但還不是完美的解決方案。


相較之下,想像一下可見光,我們可以將光線集中在一個點上,並透過使用物理障礙來有效地阻擋光線的散射,將光線集中在單一點上,我們不僅可以減少能源浪費,還能充分利用這束光的全部能量和資源,並避免將光線在其他不需要的方向上散射;此外,如果使用者在不同方向移動,可以使用特殊致動器來移動或旋轉光源,使得資料的傳輸更加靈活。


更好的安全性


Li-Fi技術的一個重大優勢在於更好的安全性,與Wi-Fi相比,Li-Fi在保障使用者隱私方面表現更優越;Wi-Fi使用的無線電波可以穿過牆壁和障礙物,這使得在Wi-Fi範圍內的攻擊者可以使用特殊工具截取資料訊號,造成安全風險;然而,光波並沒有這麼優越,除非您住在一個四周都是玻璃牆的宏偉建築物中,否則光波無法穿過牆壁,有時候,少即是多,這正是Li-Fi的魅力所在,除非攻擊者與使用者在同一個房間內,否則無法窺探網路或截取訊號,這使得Li-Fi在隱私保護方面更為安全可靠,這是Li-Fi在隱私方面相比Wi-Fi的一個顯著改進。


Li-Fi技術的限制或挑戰


然而,每種優秀的技術都會伴隨著一些自身的限制,儘管Li-Fi有其獨特的優勢,但也存在一些限制。


首先,Li-Fi的一個明顯限制是其範圍,Li-Fi訊號無法從一個房間傳播到另一個房間,這對於需要在廣泛區域內提供連接的應用場景而言是一個挑戰;然而,透過在不同房間使用光燈泡作為資料源頭並進行同步操作,可以部分緩解這個問題,而要透過光線穿過牆壁、或其他不透明障礙物來實現連接是不可行的。


光污染是另一個需要考慮的問題,如果在公共場所或其他存在多個光源的地方使用Li-Fi,這些光源可能會對光檢測器造成干擾,進而導致資料遺失、或在最壞的情況下完全斷開連接。


Li-Fi的歷史


Li-Fi的歷史可以追溯到2011年,當時愛丁堡大學行動通訊主席哈拉德·哈斯 (Harald Haas) 教授在TED全球演講中首次提及Li-Fi,哈斯教授被認為是這項技術的創始人,2013年9月,他的公司首次推出了全球第一個商業化Li-Fi技術。

Wireless data from every light bulb - TED


現在IEEE 802.11bb標準已經發佈,製造商將對這個生態系統更有信心,並開始在適合的場合整合這項技術,作為Li-Fi領域的重要參與者之一,pureLiFi已經為將其光天線ONE模組整合到連接裝置中做好了準備,這個長度為14.5毫米的組件(如下圖所示),目前正在提供給OEM廠商進行評估,該公司在廣宣中表示,與Wi-Fi相比,Li-Fi更適合實現更多連接而不拖慢速度,提供更高的安全性和隱私保護,並擔當最高頻寬任務的重要角色。


Source: pureLiFi
Source: pureLiFi

以下是Li-Fi歷史中的一些重要里程碑:

  • Li-1st: 於市場上首次推出的Li-Fi技術

  • Li-Flame: 於2015年2月推出,是首個允許行動無線通訊的Li-Fi產品

  • PureLi-Fi和Lucibel: 由法國照明公司推出的世界首個工業化Li-Fi解決方案,並在多個地點安裝,包括微軟的巴黎總部。

  • Li-Fi-XC系統: 於2017年10月發布,是一個即插即用的系統,可與USB裝置配合使用,並有望融入未來的筆記本電腦、平板電腦或智慧家電中。


Li-Fi的可持續性


Li-Fi技術的可持續性是其一個重要優勢,因為Li-Fi不需要額外的裝置,如路由器、調變解調器、訊號中繼器、波形放大器和天線等,所以不會產生額外的成本;儘管目前Li-Fi還不能完全取代Wi-Fi作為連接性來源,但隨著消費者對快速網路接入需求的增加,以及對更節能環保的技術的需求,預測Li-Fi將在2022年初面向大眾推出,未來的家居和建築物可能會採用Li-Fi技術,進一步推動其普及和應用,隨著Li-Fi技術的發展和進步,它有望成為未來無線通訊的一個重要選擇,為人們提供更高效、更節能的資料傳輸解決方案。


Li-Fi(光通訊)市場預測


全球Li-Fi(光通訊)市場預計在2022年至2027年間將以驚人的速度成長,市場規模估計將增加7,325.58百萬美元,在預測期間內,市場的成長勢頭將保持在64.84%的年複合成長率,全球光通訊市場的主要成長趨勢是終端用戶應用的不斷增加,許多不同行業都能從使用光通訊系統中受益;此外,Li-Fi技術還在工礦業、石油天然氣、和石化等工業領域推動射頻通訊轉向的過程,以消除與安全相關的問題;華特迪士尼公司計劃利用Li-Fi技術來實現與玩具的互動通訊,因此,在預測期內,這些應用將確保Li-Fi技術在消費電子產業中得到迅速廣泛的應用。

Technavio has announced its latest market research report titled Global Li-Fi Market 2023-2027 (Source: Technavio)
Technavio has announced its latest market research report titled Global Li-Fi Market 2023-2027 (Source: Technavio)

Li-Fi(光通訊)市場中成長最快的市場區塊為何?


Li-Fi(光通訊)市場中,室內網路領域是成長最快的一個區塊,在預測期內,室內網路的市場份額成長將非常顯著,室內網路已經在全球光通訊(Li-Fi)市場中得到廣泛應用,尤其在零售和酒店行業,室內網路系統被用於提升顧客的購物和服務體驗,並提高所提供的價值;由於光的固有特性,Li-Fi網路不僅更為安全,而且更為節能,同時能夠提供比射頻通訊更高的網路資料傳輸速率。

the Fastest-Growing Segment in the Li-Fi (Source: Technavio)
the Fastest-Growing Segment in the Li-Fi (Source: Technavio)

室內網路在2017年的市場價值為6,123萬美元,並在2021年持續成長,這項技術以及室內定位應用程式的使用,將提高零售商的定向廣告能力,並增強其銷售業績;隨著LED使用率的快速增加,LED不僅能夠提供照明功能,還能同時用於通訊,為Li-Fi技術在室內照明領域帶來了獨特的應用機會;此外,低資料傳輸速率和對現有基礎設施的利用將大幅降低成本,同時,主要照明製造商,如通用電氣和飛利浦,對此技術表現出濃厚興趣,這將進一步推動該市場的發展。


然而,在室內光通訊網路中,每個燈光空間都可以充當光纖接入點(AP),如果這些接入點之間的距離很近,它們之間的干擾將變得不可避免,這個問題可能會顯著影響網路性能,從而阻礙室內網路應用市場的成長;然而,隨著技術的不斷進步和改進,這些問題有望得到解決,促進室內網路領域的進一步發展,因此,室內網路領域的快速成長將推動光通訊(Li-Fi)市場在預測期內實現更大的成長和潛力。


延伸閱讀


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