在上一篇文章“Li-Fi：不需要無線電的無線連接技術（一）”中，我們介紹了無線電中射頻頻譜以及Li-Fi的概念。本文，我們講解Li-Fi的通信原理和優勢。
來自愛丁堡大學的哈拉爾德·哈斯（Harald Haas）是研究Li-Fi技術的先驅，并就這一課題發表了一系列優秀的TED演講和論文，同時他也是一家領先的商業產品供應商pureLiFi的聯合創始人。關于自由空間光通信目前已經有很多種標準了，其中最重要的標準是IEEE 802.15.7。這些系統的工作原理通常是通過調制安裝在天花板的光源（一個類似于WiFi的接入點（AP）的小型發射器或者一個特殊設計的光源）向自由空間發送數據流，并通過遠程設備上的光學接口接收數據流，已經針對具有Li-Fi接收器的智能手機進行了測試。這些系統傾向于用來非定向光源的相同調制信號來覆蓋真個房間，房間內的所有接收設備都使用介質訪問控制（MAC）協議和加密技術，從而只檢索它們準備共享數據流那一部分內容。
如果我們不像傳統的WiFi那樣向所有的設備發送相同的全向光比特模式，而是嘗試將獨特的光束定向到每個設備（有點像升級版的MIMO），這樣會有怎樣的效果呢？其中一種方法是將光束偏轉器（例如一對X-Y掃描檢流計）放在調制光源的前面，并使光束沿著一條路徑偏轉，從而可以快速順序訪問其范圍內的所有有源器件。該系統能夠緩沖它所能接收到的所有端點的流量，設置偏轉角指向所選端點，并以數千Mbps的速度爆發式傳輸數據，直到緩沖區用盡（或計時器耗盡），然后再將偏轉器移動到下一個端點。事實證明在激光標記或激光顯示等應用中使用的光束偏轉器可以做到這一點。下圖顯示的是一個帽子大小的設備，集成了可偏轉的自由空間光網絡通信技術。如果將這樣的設備掛在禮堂的天花板上或安裝在水塔上，就可以同時為數千個端點提供快速、安全、不需要無線電就可以通信的數據帶寬。若想了解更多這類網絡通信技術，請查看美國專利6,650,451。
使用自有空間光網絡技術的設備能夠形成重疊的通信區域
如果我們想要更多的性能和容量呢？我們可以移除振動子的運動組件，它會使整個系統變慢，而且可能引起可靠性的問題，并將多個發射/接收波束收發器構建成一個緊湊的模塊。設想一個外觀類似一個高爾夫球大小的裝置，它有數百個雙向光束，每個“酒窩”都會形成一個光束。當遠程設備進入它們的視覺范圍內時，這些收發器的某個子集就會被激活。若固定底面站和移動終端都有這些收發器，就可以形成網狀網絡。當收發器移動時相鄰的光束會發生切換，這項技術將連接大量無人機、工廠內的物聯網設備等相關類似應用。美國專利9,350,448詳細介紹了這種系統的操作原理，以及如何使用魚眼透鏡來構建多波束收發器的復雜光學系統。
Li-Fi和其他自由空間光學技術為高性能網絡帶來了希望，它們不使用稀有和昂貴的無線電頻譜，并具備更高的網絡容量。此外這些技術比基于無線電的網絡技術更加的安全，而且不容易受到干擾。
關鍵點
無線電網絡技術比如WiFi、蜂窩網絡都有容量限制，而且受可用的無線電頻譜制約
從無線電技術轉向Li-Fi這樣的基于光通信的技術來攜帶信息，網絡容量、安全、抗干擾以及系統的穩定性都可以得到提高
使用偏轉或多波束端點的定向網絡可以提供更好的容量和安全性
CHARLES C.BYERS（拜爾斯先生）是工業互聯網聯盟的副首席技術官。他致力于研究邊緣計算系統、通用平臺、媒體處理系統和物聯網的架構和實現。此前他是思科的首席工程師和平臺架構師，也是阿爾卡特朗訊貝爾實驗室的研究員。在電信網絡行業的30年里他在語音交換、寬帶接入、網絡融合、VoIP、多媒體、視頻、模塊化平臺、邊緣計算和物聯網等領域做出了重大貢獻，他也是多個標準組織的領導者，包括工業互聯網聯盟和OpenFog聯盟的首席技術官，同時也是PICMG的AdvancedTCA、AdvancedMC和MicroTCA小組委員會的創始成員。
拜爾斯先生獲得了威斯康辛大學麥迪遜分校（University of Wisconsin, Madison）電子與計算機工程學士學位和電子工程碩士學位，他在業余時間則喜歡旅行、做飯、騎自行車或者在他的工作室修修補補。他還擁有80多項美國專利技術。
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Li-Fi：不需要無線電的無線連接技術（一）
原文鏈接：
https://www.mouser.cn/blog/li-fi-wireless-connections-without-radios
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