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產業技術評析

基於光保真度Li-Fi之XR應用發展
發表日期:2024-04-10
作者:洪齊亞(資策會)
摘要:
「光保真度(Light Fidelity, Li-Fi)」為運用可見光進行數據傳輸的通訊技術,最早出現於2011年英國愛丁堡大學(Edinburgh University)的Harald Hass教授針對利用LED光源進行無線影像數據傳輸的TED演講當中。

全文:

一、Li-Fi技術發展背景

「光保真度(Light Fidelity, Li-Fi)」為運用可見光進行數據傳輸的通訊技術,最早出現於2011年英國愛丁堡大學(Edinburgh University)的Harald Hass教授針對利用LED光源進行無線影像數據傳輸的TED演講當中。此後,Li-Fi作為光通訊技術的代名詞,並被視為繼Wi-Fi無線電波後的次世代通訊技術。根據Deepak B Kuttan等人在2021年第二屆智慧電子與通信國際會議(ICOSEC)於電機電子工程師學會(Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE)發表的研究—光標籤:無線通訊之未來,Li-Fi是基於光纖的無線通訊技術,透過10 GHz的無線電頻率傳輸,僅需開關燈光即可進行數據傳送,速度能達Wi-Fi的百倍。

過去十年運用無線射頻(Radio-Frequency, RF)傳輸訊息的技術已隨行動裝置與各式聯網設備發展成熟,在頻譜資源有限的情況下,不少廠商開始關注Li-Fi等技術做為後備選項。根據Véronique Georlette等人在第23屆國際光通訊與網路會議(ICTON)於IEEE發表的研究—實現智慧城市與工業4.0之Li-Fi與可見光通訊:2023年的挑戰、研究和市場現狀,Li-Fi等傳輸技術不僅能運用於室內環境,對於智慧城市、工業製造、體驗場館等開放、聯網裝置密集空間,亦能隨著LED光源大規模部署而有所發揮。

IEEE於2023年7月13日簽署,正式將Li-Fi標準定義為802.11bb的無線傳輸,能藉由可見光、紫外線與紅外線等特定光譜傳輸數據,相比Wi-Fi 7的30Gbit/s的傳輸速率,LiFi能達到224Gbit/s。據Yahoo財經轉載Research and Markets報告,2030年Li-Fi市場規模將達109億美元,以2022年的6.6億美元為基準,CAGR達42%。除了配合光源部署、在不受其他光源干擾的情況下能於室外環境進行數據傳輸,Li-Fi在「易受電磁干擾」干擾的航太、醫療、國防等用途,亦能展現「快速、可靠」的傳訊能力,甚至能利用光傳播無法穿透牆壁的特性,強化訊息傳輸的「安全性」。

二、基於Li-Fi技術之XR應用

據Verdict新聞轉載Global Data專利分析統計,自2020年至2022年,有超過440間公司從事Li-Fi通訊相關的解決方案開發與應用,以Panasonic、Signify擁有多項專利,並以Walmart擁有相對多元化的應用。如Panasonic最早於2016年開發智慧型手機能讀取光源發射資訊的專利技術LinkRay(原先稱為Light ID),在日本運動品牌ASICS品川站店打造結合LinkRay的產品功能閱覽、線上商店導購體驗,並於2017年在美國加州彼得森汽車博物館部署LinkRay連結門票購買、展覽優惠相關活動。甚至在2019年由多家公司聯合成立光通訊聯盟(Light Communication Alliance, LCA),並定期舉辦Li-Fi 大會。

看中Li-Fi技術傳輸速率快、連接裝置規模大等特性的表現,部分業者將其運用於對低延遲、傳輸大量影像數據要求高的XR領域。如2019年Panonic在大阪梅田車站打造AR導航應用程式,用戶僅需以手機掃描電子看板上的LinkRay序號,即可獲得日、英、中、韓版本的指引說明,引導用戶前往JR大阪站周圍如阪神百貨等33個設施。結合光通訊的導航技術,能克服GPS訊號無法觸及的室內、地下設施空間,也對聯網裝置密集的車站等公共空間之訊息傳播有顯著效益,大幅緩解站內龐大遊客向站務人員詢問路線的人力負擔。

2019年荷蘭公司Signify(原為Philips Lighting,2018年後獨立發展)也曾於開展Li-Fi虛擬體驗解決方案,用戶僅需下載手機應用程式,並將手機至入於VR裝置中(如 Gear VR,裝置已於2020年9月停產),便能觀賞經由3D渲染的虛擬時尚服務店,並能擴展此應用至虛擬街道、公園等智慧城市體驗。而在2021年,蘇格蘭公司PureLifi與美國軍方簽訂光通訊系統協議,部署其頭戴裝置LiFi HALO與軍用級Li-Fi系統Kitefin,以確保資訊傳遞不易被干擾、竊聽,並同時提供順暢的XR體驗。
 

圖1 各廠商發表基於Li-Fi之XR解決方案

資料來源:資策會MIC ITIS研究團隊(2024/4)
圖1 各廠商發表基於Li-Fi之XR解決方案
 

三、MIC觀點

觀察當前國內運用情況,臺灣XR(延展實境)空間互動軟、硬體開發公司「光時代」,將運用光通訊傳遞定位資訊與內容數據的技術稱為「光標籤」,意即由LED編碼發射模組輸出帶有特定ID編碼的光譜,再讓用戶透過具有鏡頭的手機等裝置進行掃描,以讀取其傳遞基於位置的服務(Location-based Service, LBS),適用於室內/外、日/夜環境等情境,而國內如實境共創(AR PLAZA)等廠商亦以此代稱。

國內運用光標籤打造LBS AR體驗,主要是看中光標籤所具備的高速傳輸、亦於部署、10-200公尺的掃描距離、50至70公尺的活動範圍、10至15公分的定位精確度等特點,並能運用於空間導覽、廣告宣傳等多人同步的體驗。如光時代透過LightenAR應用程式,於西門町商圈打造嘻哈街頭的互動體驗,或是實境共創透過HoloRoam應用程式,與新光三越臺北信義新天地打造的2023新年AR彩燈共創活動。除了結合光標籤的虛擬體驗,國內亦有布局Li-Fi技術的產業消息,如台灣大哥大與北科大光電工程系諮詢技轉、神基攜手PureLiFi開發鐵路數據傳輸等動態。

Panasonic於2023年1月發布的LinkRay服務終止公告,新應用申請截止於2022年12月31日,而已建置的相關服務則於2024年3月31日結束支援,雖然官方並未說明終止服務原因,推測為業者將重心轉至5G通訊技術發展。儘管Li-Fi技術展現優異的傳輸速度、可靠性與安全性,但技術面仍有不少垂直應用業者對於如何在傳輸距離限制下,連續部署LED訊號發射裝置以確保服務體驗的連續性,及裝置連線的不穩定性等課題存疑。再加上5G通訊技術從技術標準、供應鏈集結到殺手級應用等課題討論,至2019年後延續至今,相較之下,Li-Fi標準至2023年7月才由IEEE於確立,討論與投入佈局的熱度略顯不足。

從另一角度探討,Li-Fi技術能否在標準確立後,從小型試驗發展成更具規模的場域應用,並吸引更多追求商用的業者投入,尚待持續追蹤觀察。研析Li-Fi未來發展機會點,隨各界對萬物聯網、資訊安全等議題的關注漸增,將有利於Li-Fi展現其傳輸特性。

我國廠商若欲提前佈局的光標籤應用,除在各場域已布建LED硬體設備,亦須深化對於虛擬內容的開發,方能將初期發展以新奇感吸引的用戶,持續透過創新功能與互動體驗黏著於平臺之上,形成長期發展之誘因,此外,隨著基礎建設的建置,也有望帶動AR或VR硬體裝置與軟體系統發展,擴大XR應用市場規模。
 

(本文作者為資策會MIC執行產業技術基磐研究與知識服務計畫產業分析師)

 


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更新日期:2020-04-08

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