試想一下，在一個(gè)有燈光照耀的地方，你手上的移動(dòng)終端不到0.2秒就能下載（傳輸）完成一部高清電影（1GB），同時(shí)還能可享受打電話、上網(wǎng)等各種常見(jiàn)網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，那么你還會(huì)想念WiFi或4G網(wǎng)絡(luò)嗎？答案顯然是不會(huì)！不過(guò)也一定有朋友會(huì)問(wèn)，這么“夸張”通信技術(shù)真的存在嗎？答案當(dāng)然是肯定的！

近日，中國(guó)“可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得重大突破——可見(jiàn)光通信的實(shí)時(shí)通信速率已經(jīng)提高至50Gbps！

那么什么是可見(jiàn)光通信（Visible Light Communication，VLC）呢？其實(shí)就是利用可見(jiàn)光波段的光作為信息載體，無(wú)需光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，在空氣中直接傳輸光信號(hào)的通信方式。簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，只要頭頂上有燈光照耀，理論上無(wú)論是傳輸數(shù)據(jù)信息、上網(wǎng)，還是進(jìn)行語(yǔ)音、視頻通話，亦或是調(diào)節(jié)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開(kāi)關(guān)，均可輕松實(shí)現(xiàn)，而且借助超高的傳輸速率，應(yīng)用體驗(yàn)遠(yuǎn)超WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)。

追溯可見(jiàn)光通信的歷史：電話才剛剛問(wèn)世！

其實(shí)可見(jiàn)光通信并非是最近幾年才出現(xiàn)的新興概念，其歷史可以追溯到電話剛剛誕生的年代。1876年3月10日，亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（Alexander Graham Bell）與他的同事因試驗(yàn)了世界上第一臺(tái)電話機(jī)而被世人所熟知，但其實(shí)他還有另一項(xiàng)偉大的發(fā)明成就，就是光線電話（photophone）。

可見(jiàn)光通信之光線電話

1880年，貝爾發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的玩法：通過(guò)調(diào)節(jié)光束的變化來(lái)傳遞語(yǔ)音信號(hào)，從而可以進(jìn)行雙方無(wú)線對(duì)話——這就是人類第一次實(shí)現(xiàn)無(wú)線電話，利用的正是可見(jiàn)光通訊。可惜當(dāng)時(shí)電話尚未普及，光線電話也被認(rèn)為實(shí)現(xiàn)難度大，實(shí)用價(jià)值不高等原因，沒(méi)能得到實(shí)際推廣。

而進(jìn)入21世紀(jì)，隨著LED等的逐步普及，可見(jiàn)光通信再度興起，并且不斷取得了新的突破。那么可見(jiàn)光通信和LED等究竟有何關(guān)系呢？接下來(lái)我們就來(lái)講一講他們背后的故事！

解析可見(jiàn)光通信：看起來(lái)很復(fù)雜而已

為何說(shuō)LED燈的普及，讓可見(jiàn)光通信再度興起？很簡(jiǎn)單，因?yàn)長(zhǎng)ED（發(fā)光二極管，Light Emitting Diode，LED)燈比以往的熒光燈和白熾燈可以支撐更快的開(kāi)關(guān)切換速度。這樣通過(guò)給普通的LED燈加裝微芯片，就能使LED燈以極快的速度閃爍，從而利用LED燈發(fā)送數(shù)據(jù)。

LED等通信原理圖

上面的說(shuō)法可能有些難以理解，那么我們?cè)贀Q個(gè)簡(jiǎn)單的說(shuō)法：通過(guò)微芯片來(lái)控制普通LED燈，可實(shí)現(xiàn)其每秒數(shù)百萬(wàn)次的閃爍，其中燈亮代表1，燈滅代表0，這樣二進(jìn)制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號(hào)，從而進(jìn)行有效的傳輸了。與此同時(shí)，燈光下的終端（電腦、筆記本、手機(jī)、平板、甚至是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等），通過(guò)一套特制的裝置接收信號(hào)，就能實(shí)現(xiàn)有燈光的地方有網(wǎng)絡(luò)，關(guān)掉燈則網(wǎng)絡(luò)全無(wú)！

看到這里你或許會(huì)有一個(gè)疑問(wèn)，LED燈那么頻繁的閃爍，我們的眼睛豈不是要廢了？對(duì)此用戶大可放心，因?yàn)楫?dāng)閃爍頻率達(dá)到數(shù)百萬(wàn)次每秒時(shí)，對(duì)人的眼睛來(lái)說(shuō)，這樣的閃爍是不可見(jiàn)的，只有光敏接收器才能探測(cè)到。所以說(shuō)，無(wú)論是照明還是數(shù)據(jù)傳輸，用戶都不會(huì)感受到任何影響。

可見(jiàn)光通信：速率不斷提升中

高速率性是可見(jiàn)光通信的最大優(yōu)勢(shì)，也是業(yè)界普遍看好其前景的主要原因。但在2000年可見(jiàn)光通信剛剛興起之時(shí)，有限的調(diào)制帶寬限制了可見(jiàn)光通信的傳輸速率，起初僅有幾十KB每秒，直到2010年以后，可見(jiàn)光通信的速率才有了質(zhì)的提升——2010年，德國(guó)弗勞恩霍夫研究所的團(tuán)隊(duì)將通信速率提高至513Mbps創(chuàng)造世界紀(jì)錄；2013年，復(fù)旦大學(xué)研發(fā)出3.75Gbps離線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾剩瑒?chuàng)造世界紀(jì)錄；同年，英國(guó)眾多高校的科研人員又把離線速率刷新到10Gbps。

而近日，經(jīng)我國(guó)工信部測(cè)試認(rèn)證，中國(guó)“可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”又獲得重大突破，實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps，再次展現(xiàn)了中國(guó)在可見(jiàn)光領(lǐng)域的先發(fā)實(shí)力。

牛津大學(xué)的可見(jiàn)光研究實(shí)驗(yàn)

不過(guò)可見(jiàn)光通信的速度還在不斷飆升，據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，牛津大學(xué)的研究人員已完成100Gbps可見(jiàn)光通信試驗(yàn)，并命名為“超并行可見(jiàn)光通信”，甚至預(yù)測(cè)該通信系統(tǒng)的最高速率能達(dá)到3Tbps！其原理是借助更多波長(zhǎng)的光來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多路傳輸，但這也對(duì)視場(chǎng)有了更高的要求，理論上，60度的視場(chǎng)可支持6個(gè)波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)224Gbps（6個(gè)信道）的傳輸速率，而36度的視場(chǎng)則可支持3個(gè)波長(zhǎng)，也可實(shí)現(xiàn)112Gbps（3個(gè)信道）的傳輸速率。不過(guò)在速率提升的同時(shí)，傳輸距離也被縮短，目前僅有3米的有效距離。

雖然目前的可見(jiàn)光傳輸速率還僅僅停留在實(shí)驗(yàn)室階段，但僅從理論結(jié)果來(lái)看，其已經(jīng)遠(yuǎn)超當(dāng)前的WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)，因此未來(lái)的前景值得期待。當(dāng)然，可見(jiàn)光通信的優(yōu)勢(shì)可不止速率快這一點(diǎn)哦。不信？請(qǐng)接著往下看！

對(duì)比WiFi 可見(jiàn)光通信優(yōu)勢(shì)明顯

“LiFi”將替代WiFi？

其實(shí)可見(jiàn)光通信還有另外一個(gè)名字，就是“LiFi”，因此不少人將其視為WiFi的替代者。的確，相比WiFi，除了速率優(yōu)勢(shì)之外，可見(jiàn)光通信還有很多其它優(yōu)勢(shì)，下面具體來(lái)說(shuō)說(shuō)：

1、密度高，成本低。眾所周知，想要實(shí)現(xiàn)WiFi覆蓋，就需要部署WiFi熱點(diǎn)（無(wú)線AP/無(wú)線路由器），而相比當(dāng)前WiFi熱點(diǎn)的部署，燈光的密度無(wú)疑要高出很多；同時(shí)利用已有的照明線路即可實(shí)現(xiàn)光通信，不必新建基礎(chǔ)設(shè)施，而且LED燈的改造成本也要比部署WiFi熱點(diǎn)低的多。

2、頻譜豐富。WiFi的無(wú)線傳輸需要利用了射頻信號(hào)，然而無(wú)線電波在整個(gè)電磁頻譜中僅占很小的一部分，隨著用戶對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求的持續(xù)增長(zhǎng)，可用的射頻頻譜將越來(lái)越少，終有一天WiFi網(wǎng)絡(luò)會(huì)變得擁擠不堪。相比之下，可見(jiàn)光頻譜的寬度是射頻頻譜的1萬(wàn)倍，完全不用擔(dān)心頻譜不夠用的問(wèn)題，同時(shí)還能緩解全球無(wú)線頻譜資源短缺的現(xiàn)狀。

3、無(wú)電磁輻射。WiFi依靠的是看不見(jiàn)的無(wú)線電波傳輸，設(shè)備功率越大，局部電磁輻射越高，同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，這對(duì)于醫(yī)院等對(duì)電磁信號(hào)敏感的機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)始終是個(gè)難題，而選擇了可見(jiàn)光通信，則完全沒(méi)有電磁輻射和干擾的問(wèn)題。

4、高保密性。只要遮住燈光光線，信息就不可能向照明區(qū)以外的人泄漏。

綜上所述，用可見(jiàn)光通信替代WiFi，的確是相當(dāng)不錯(cuò)的選擇！但是，在實(shí)際應(yīng)用中，可見(jiàn)光通信還有這自己的不足：

1、安全性不足。剛剛提到的高保密性，僅僅是相對(duì)而言的，如果實(shí)在用戶家中或企業(yè)內(nèi)部使用，確實(shí)較為安全，但如果到了公共場(chǎng)所，那么安全威脅可以說(shuō)是無(wú)處不在。

2、傳輸易被打斷。由于光被阻擋，傳輸就會(huì)中斷，因此不難想象在實(shí)際應(yīng)用場(chǎng)景中，這種中斷可能隨時(shí)發(fā)生。

綜合來(lái)看，可見(jiàn)光通信確實(shí)在理論傳輸速率、部署、成本、零電磁輻射等方面“秒殺”WiFi，但在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境下，其易被阻隔的軟肋也相當(dāng)明顯，因此可以預(yù)計(jì)，未來(lái)“LiFi”將很難替代WiFi，但可以肯定的是，“LiFi”如果與WiFi進(jìn)行互補(bǔ)，必將打造出更美好無(wú)線新生活。

提前感受可見(jiàn)光通信時(shí)代的美好生活

有了可見(jiàn)光通信，未來(lái)我們的工作生活將會(huì)發(fā)生怎樣的變化呢？下面就隨筆者一起來(lái)暢想一番吧！

1、天上、地下都有用

剛剛已經(jīng)介紹過(guò)，可見(jiàn)光通信不會(huì)產(chǎn)生電磁干擾，因此當(dāng)其應(yīng)用于飛機(jī)等環(huán)境之中，乘客在飛機(jī)上使用終端設(shè)備將變得更加的自由；而對(duì)于在水下、礦下作業(yè)的工人來(lái)說(shuō)，僅靠一束光，就能實(shí)現(xiàn)通話和數(shù)據(jù)傳輸，相信將會(huì)進(jìn)一步提升工作效率。

2、應(yīng)用于汽車領(lǐng)域

如今車聯(lián)網(wǎng)是非常火熱的話題，但真正實(shí)現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)，還需要較長(zhǎng)一段時(shí)間。而引入可見(jiàn)光通信技術(shù)，將有望加速車聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)程，并打造更多創(chuàng)新應(yīng)用。比如當(dāng)車燈照到了路邊的路牌，路牌馬上可以給車輛導(dǎo)航儀傳輸附近的路況，并告知到達(dá)目的地最通暢的道路，讓用戶擁有更好的駕駛體驗(yàn)；再比如當(dāng)車輛靠近時(shí)，主動(dòng)提示剎車信息，或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)剎車等等。

3、構(gòu)筑智能生活

借助可見(jiàn)光通信的特性，早上我們起床打開(kāi)燈，就能通過(guò)各種終端設(shè)備（電視、平板、手機(jī)等）在第一時(shí)間了解今天的天氣狀況、得知最新的出行信息、以及國(guó)內(nèi)外重要新聞等等；而家庭成員間分享數(shù)據(jù)信息時(shí)，更可實(shí)現(xiàn)“秒傳”。當(dāng)然，這些僅是構(gòu)筑智能物聯(lián)生活的第一步，未來(lái)還將搭配傳感器，實(shí)現(xiàn)更多創(chuàng)新體驗(yàn)。

可見(jiàn)光通信：應(yīng)用前景不可估量

有調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2018年全球可見(jiàn)光通信市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)60億美元，未來(lái)更將達(dá)到萬(wàn)億的規(guī)模。而可見(jiàn)光通信也將與WiFi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（3G、4G、甚至5G）等通信技術(shù)交互融合，在物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市（家庭）、航空、航海、地鐵、高鐵、室內(nèi)導(dǎo)航和井下作業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)創(chuàng)新應(yīng)用和價(jià)值體驗(yàn)。也就是說(shuō)，未來(lái)借助可見(jiàn)光通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的不僅僅是開(kāi)燈就上網(wǎng)，也不僅僅是超高速的數(shù)據(jù)傳輸，而是不可估量的應(yīng)用創(chuàng)新。（來(lái)源：物聯(lián)網(wǎng)智庫(kù)，轉(zhuǎn)自江南智造局微信公眾號(hào)）