有光的地方就有网！新一代无线通讯技术来了

WiFi大家每天都在用，但你有没有了解过比它更快的无线传输标准？

电气和电子工程师协会 ( IEEE ) 最近正式签署802.11bb无线传输标准，即Li-Fi，并将其添加为基于光的无线通信标准。

Li-Fi ( Light Fidelity ) 是一种基于可见光通讯 ( visible light communication，简称 VLC ) 技术，能达到双向、高速无线网络传输的科技，属于光学无线通信 ( Optical wireless communication，简称 OWC ) 中的一种。

简单来说，Wi-Fi 是利用无线信号上网，而 Li-Fi 是利用光源上网，也就是说，有光的地方就可以上网。据称，Li-Fi 相比于 Wi-Fi 和 5G 等传统技术可以提供“更快、更可靠的无线通信，并且具有无与伦比的安全性能”。

据悉，Li-Fi可以借助照明中的部分专有的红外光谱进行传输，速度可以达到224GB/s。当然，因为频率超60Hz，肉眼无法察觉。

由于它在独特的光学频谱中工作，这可以确保更高的可靠性和更低的延迟和抖动。

据 Schulz 介绍，Li-Fi 采用的是可见光传播，因此在避免墙壁穿透、减少干扰和降低窃听风险以及实现厘米级精度的室内导航方面有着更强的安全性。

目前，Li-Fi 生态系统的领先厂商 pureLiFi 已经向原始设备制造商提供了天线组件产品样品，并已开始在建筑照明和路灯中测试 Li-Fi 系统。

预计在明年，就会有不少的厂商会推出一些基于Li-Fi 生态的产品和技术。

依靠灯光上网听起来好像很神奇，但Li-Fi技术的基本原理其实并不复杂。“0”和“1”是数字传输中最基本的信号，若将灯光关闭状态设定为“0”，开启状态设定为“1”，通过灯光的关闭和开启便可实现数字信号的传输。

但如此一来，灯光设备就必须要承受高频率的开关。传统的白炽灯反复开关会影响寿命，并且其响应时间为毫秒级，而LED灯（发光二极管）既能承受高频率的反复开关，响应时间还是纳秒级，因此LED灯为实现Li-Fi（以灯光为介质的高速无线网络）提供了技术基础。

植入到LED灯泡中的芯片会使得灯光高速闪烁，人眼无法察觉到这种高频率的明暗变化，所以并不影响照明效果。而对于光敏传感器来说，可以探测到灯光的这种高频率明暗变化，因此使得Li-Fi兼容了光的数据传输功能和照明功能。

Li-Fi灯泡虽然只有在打开的状态下才能进行数据传输，但在不需要照明的情况下可将灯泡亮度调暗至人眼无法识别的程度，此时数据传输仍可进行。Li-Fi使用的是可见光，因此穿透性不足，但这一特性在某些情况下恰巧可以成为一种优势，它的网络连接的私密性更好，能使黑客无法在发射器照射范围之外进行连接，安全性优于Wi-Fi。

Li-Fi的发展潜力显而易见，应用领域十分广泛，包括室内网络、传感器网络、智能交通信号灯以及医疗等。它可应用于多个智能场景，如在智能家居中，Li-Fi可应用到天花板灯等智能照明硬件上；还可以应用到带有集成LED的可穿戴式设备上，实时监控人体健康参数，并将数据同步传输至互联网。

总的来说，Li-Fi可谓实现了有灯光的地方就有无线网络，在与Wi-Fi的双向配合之下，将使无线数据传输的实现方式变得更加完善、安全、高效。

光通信系统与光网络的区别及联系

往期发布的文章中，笔者分享了不少涉及光通信系统和光网络的文章，最近有部分读者（尤其是一些正准备进行相关研究的科研工作者）跟笔者交流：光通信系统与光网络有什么区别？二者有什么联系？

说实话，二者虽然不同但区别不大（内涵差不多，外延区别有点大），为和大家开展有益交流，本期就来阐述一下。

首先，讲一句题外话，物理先辈们曾告诉我们，光有波粒二象性，那么光通信系统和光网络中承载的光子信息体现出来的特性也有二象性（如下图所示），所以光通信系统与光网络都值得我们去搞清楚~

图1. 光的波粒二象性

在谈该问题之前，我们先来了解一下什么是光通信系统，什么是光网络；二者不说明，确实容易混淆。

光通信系统是采用光波高速传输信息的系统；通常由电信号端机（含收发模块），光信号端机（含收发模块），光传输信道（大多数情况下用各类光纤、少数情况下用室内外大气或外层自由空间信道）等组成（实验室中的光通信系统如下图所示）。

图2 实验室中的光通信系统

光网络是采用光波高速处理信息的网络，并采用更多的光电子器件、设备及应用更多的控制方式实现多节点、多系统中高速信息的传输、宽带信息的交换和多类信息的灵活接入（往往采用跟光通信系统同样的光传输信道，常用的电信级光网络如下图所示）。

图3 常用的电信级光网络

依据上文，大家不难看出两者的共性：1、都采用物理光波，具备高速特性；2、都采用必备的光电子器件、线材及设备，广义上具备光、电信号的融合性；3、都采用光传输信道（大多数情况下用各类光纤，如下图所示），具备信道的同质性和复用性。

图4 常见的各类光纤信道

同样依据上面的简述，我们也会产生这样的疑惑：1、从应用范畴上来讲，光网络是否涵盖光通信系统？2、从二者的应用模式来看，光通信系统似乎更聚焦于实现光信息的高速传输，光网络则同时聚焦于实现高速信息的传输、宽带信息的交换和多类信息的灵活接入？3、光网络似乎要解决的技术问题更多？

而上述问题，恰恰体现了二者的区别和联系；笔者逐一跟大家交流。

首先，光通信系统一般涉及两个节点（一个信源+一个信宿）间的光信息传递，在信源和信宿间有调制器（发送机）、信道（各类光纤或自由空间信道）、解调器（接收机）；其研究或应用一般限于物理层（最多至数据链路层）。光网络则涉及用户端机或路由器的节点间（这里的节点包含边缘节点（一般靠近用户端机侧）和网络中的核心节点（含入口、出口和中间路由器））的信息传递，其中边缘节点起到信息收发作用，核心节点起到信息路由交换作用；通常物理层、数据链路层、网络层、传输层和应用层都需要考虑，要解决信道共享、资源分配、路由选择、流量工程、差错控制、QoS等等一系列技术问题。所以，狭义上而言，光网络是涵盖光通信系统的。

其次，光通信系统实现光信息从一个信源到一个信宿的高速传输，也就是说实现的是“单点到单点“的传输，必然导致其研究或应用主要是面向传输机制的（但并不是说不需要交换机制和接入机制，只是说传输机制是主导性机制）；而光网络实现光信息从多个信源到多个信宿的高速传输，也就是说实现的是”多点到多点“的传输，而因为涉及的收发节点多，且接入的业务类型也杂，所以必然导致其研究或应用是兼顾高速信息传输、宽带信息交换和多类信息灵活接入三大主题。

最后要说的是，因为光网络在一般情形下会面向多个节点实现光信息的高速传输、宽带交换和灵活接入，所以要解决的技术问题常常更多；在如下特殊情形下，例如某个光网络的通信容量还不如某个光通信系统的大，或者某个光网络的通信速率还不如某个光通信系统的高，那么光通信系统就要解决更多传输领域的技术问题（此时交换问题和接入问题就显得不那么重要了）。

综上所述，虽然搞清楚光通信系统和光网络的区别和联系有一定意义，但笔者还是建议不要将二者孤立化，还是需要有机统一起来，毕竟无论是光通信系统还是光网络，它们在广义上都是统一的，二者存在之目的都是为了满足人类在广域网、城域网和接入网多类业务的通信需求，二者发展之目标都是为了更高速率的信息传输、更大容量的信息交换和更灵活的宽带接入得以实现。

以上内容供大家比较学习和进行研究工作时参考，本来还有许多要讲的，例如“光通信系统或光网络发展的终极目标是什么“等，留待以后有机会再与大家分享所思所得，读者也完全可以自己查阅文献，兼虑时间有限，谢谢大家理解，今后继续….

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