开灯就上网！秒杀WiFi的可见光通信来啦

试想一下，在一个有灯光照耀的地方，你手上的移动终端不到0.2秒就能下载（传输）完成一部高清电影（1GB），同时还能可享受打电话、上网等各种常见网络服务，那么你还会想念WiFi或4G网络吗？答案显然是不会！不过也一定有朋友会问，这么“夸张”通信技术真的存在吗？答案当然是肯定的！

近日，中国“可见光通信系统关键技术研究”获得重大突破——可见光通信的实时通信速率已经提高至50Gbps ！

那么什么是可见光通信（Visible Light Communication，VLC） 呢？其实就是利用可见光波段的光作为信息载体，无需光纤等有线信道的传输介质，在空气中直接传输光信号的通信方式。简单来说，只要头顶上有灯光照耀，理论上无论是传输数据信息、上网，还是进行语音、视频通话，亦或是调节物联网设备的开关，均可轻松实现，而且借助超高的传输速率，应用体验远超WiFi和4G网络。

可见光通信——将改变你的生活

追溯 可见光通信的历史：电话才刚刚问世！

其实可见光通信并非是最近几年才出现的新兴概念，其历史可以追溯到电话刚刚诞生的年代。1876年3月10日，亚历山大·格雷厄姆·贝尔（Alexander Graham Bell）与他的同事因试验了世界上第一台电话机而被世人所熟知，但其实他还有另一项伟大的发明成就，就是光线电话（photophone）。

可见光通信之光线电话

1880年，贝尔发现了一个有趣的玩法：通过调节光束的变化来传递语音信号，从而可以进行双方无线对话——这就是人类第一次实现无线电话，利用的正是可见光通讯。可惜当时电话尚未普及，光线电话也被认为实现难度大，实用价值不高等原因，没能得到实际推广...。

而进入21世纪，随着LED等的逐步普及，可见光通信再度兴起，并且不断取得了新的突破。那么可见光通信和LED等究竟有何关系呢？接下来我们就来讲一讲他们背后的故事！

解析可见光通信：看起来很复杂而已

为何说LED灯的普及，让可见光通信再度兴起？很简单，因为LED（发光二极管，Light Emitting Diode，LED)灯比以往的荧光灯和白炽灯可以支撑更快的开关切换速度。这样通过给普通的LED灯加装微芯片，就能使LED灯以极快的速度闪烁，从而利用LED灯发送数据。

LED等通信原理图（图片来自网络）

上面的说法可能有些难以理解，那么我们再换个简单的说法：通过微芯片来控制普通LED灯，可实现其每秒数百万次的闪烁，其中灯亮代表1，灯灭代表0，这样二进制的数据就被快速编码成灯光信号，从而进行有效的传输了。与此同时，灯光下的终端（电脑、笔记本、手机、平板、甚至是物联网设备等），通过一套特制的装置接收信号，就能实现有灯光的地方有网络，关掉灯则网络全无！

看到这里你或许会有一个疑问，LED灯那么频繁的闪烁，我们的眼睛岂不是要废了？对此用户大可放心，因为当闪烁频率达到数百万次每秒时，对人的眼睛来说，这样的闪烁是不可见的，只有光敏接收器才能探测到。所以说，无论是照明还是数据传输，用户都不会感受到任何影响。

可见光通信：速率不断提升中

高速率性是可见光通信的最大优势，也是业界普遍看好其前景的主要原因。但在2000年可见光通信刚刚兴起之时，有限的调制带宽限制了可见光通信的传输速率，起初仅有几十KB每秒，直到2010年以后，可见光通信的速率才有了质的提升——2010年，德国弗劳恩霍夫研究所的团队将通信速率提高至513Mbps创造世界纪录；2013年，复旦大学研发出3.75Gbps离线数据传输的速率，创造世界纪录；同年，英国众多高校的科研人员又把离线速率刷新到10Gbps。

而近日，经我国工信部测试认证，中国“可见光通信系统关键技术研究”又获得重大突破，实时通信速率提高至50Gbps，再次展现了中国在可见光领域的先发实力。

牛津大学的可见光研究实验

不过可见光通信的速度还在不断飙升，据国外媒体报道，牛津大学的研究人员已完成100Gbps可见光通信试验，并命名为“超并行可见光通信”，甚至预测该通信系统的最高速率能达到3Tbps！其原理是借助更多波长的光来实现信号的多路传输，但这也对视场有了更高的要求，理论上，60度的视场可支持6个波长，可实现224Gbps（6个信道）的传输速率，而36度的视场则可支持3个波长，也可实现112Gbps（3个信道）的传输速率。不过在速率提升的同时，传输距离也被缩短，目前仅有3米的有效距离。

虽然目前的可见光传输速率还仅仅停留在实验室阶段，但仅从理论结果来看，其已经远超当前的WiFi和4G网络，因此未来的前景值得期待。当然，可见光通信的优势可不止速率快这一点哦。不信？请接着往下看！

对比WiFi 可见光通信优势明显

“LiFi”将替代WiFi？

其实可见光通信还有另外一个名字，就是“LiFi”，因此不少人将其视为WiFi的替代者。的确，相比WiFi，除了速率优势之外，可见光通信还有很多其它优势，下面具体来说说：

1、密度高，成本低。 众所周知，想要实现WiFi覆盖，就需要部署WiFi热点（无线AP/无线路由器），而相比当前WiFi热点的部署，灯光的密度无疑要高出很多；同时利用已有的照明线路即可实现光通信，不必新建基础设施，而且LED灯的改造成本也要比部署WiFi热点低的多。

2、频谱丰富。 WiFi的无线传输需要利用了射频信号，然而无线电波在整个电磁频谱中仅占很小的一部分，随着用户对无线网络需求的持续增长，可用的射频频谱将越来越少，终有一天WiFi网络会变得拥挤不堪。相比之下，可见光频谱的宽度是射频频谱的1万倍，完全不用担心频谱不够用的问题，同时还能缓解全球无线频谱资源短缺的现状。

3、无电磁辐射。 WiFi依靠的是看不见的无线电波传输，设备功率越大，局部电磁辐射越高，同时也会产生电磁干扰，这对于医院等对电磁信号敏感的机构来说始终是个难题，而选择了可见光通信，则完全没有电磁辐射和干扰的问题。

4、高保密性。 只要遮住灯光光线，信息就不可能向照明区以外的人泄漏。

“LiFi”具备诸多优势

综上所述，用可见光通信替代WiFi，的确是相当不错的选择！但是，在实际应用中，可见光通信还有这自己的不足：

1、安全性不足。 刚刚提到的高保密性，仅仅是相对而言的，如果实在用户家中或企业内部使用，确实较为安全，但如果到了公共场所，那么安全威胁可以说是无处不在。

2、传输易被打断 。由于光被阻挡，传输就会中断，因此不难想象在实际应用场景中，这种中断可能随时发生。

综合来看，可见光通信确实在理论传输速率、部署、成本、零电磁辐射等方面“秒杀”WiFi，但在实际应用环境下，其易被阻隔的软肋也相当明显，因此可以预计，未来“LiFi”将很难替代WiFi，但可以肯定的是，“LiFi”如果与WiFi进行互补，必将打造出更美好无线新生活。

提前感受可见光通信时代的美好生活

有了可见光通信，未来我们的工作生活将会发生怎样的变化呢？下面就随笔者一起来畅想一番吧！

1、天上、地下都有用

可见光通信应用于飞机上和矿下作业

刚刚已经介绍过，可见光通信不会产生电磁干扰，因此当其应用于飞机等环境之中，乘客在飞机上使用终端设备将变得更加的自由；而对于在水下、矿下作业的工人来说，仅靠一束光，就能实现通话和数据传输，相信将会进一步提升工作效率。

2、应用于汽车领域

可见光通信应用于汽车领域

如今车联网是非常火热的话题，但真正实现车联网，还需要较长一段时间。而引入可见光通信技术，将有望加速车联网的进程，并打造更多创新应用。比如当车灯照到了路边的路牌，路牌马上可以给车辆导航仪传输附近的路况，并告知到达目的地最通畅的道路，让用户拥有更好的驾驶体验；再比如当车辆靠近时，主动提示刹车信息，或实现自动刹车等等。

3、构筑智能生活

构筑智慧生活

借助可见光通信的特性，早上我们起床打开灯，就能通过各种终端设备（电视、平板、手机等）在第一时间了解今天的天气状况、得知最新的出行信息、以及国内外重要新闻等等；而家庭成员间分享数据信息时，更可实现“秒传”。当然，这些仅是构筑智能物联生活的第一步，未来还将搭配传感器，实现更多创新体验。

可见光通信：应用前景不可估量

有调研机构预计，2018年全球可见光通信市场的规模将达60亿美元，未来更将达到万亿的规模。而可见光通信也将与WiFi、蜂窝网络（3G、4G、甚至5G）等通信技术交互融合，在物联网、智慧城市（家庭）、航空、航海、地铁、高铁、室内导航和井下作业等领域带来创新应用和价值体验。也就是说，未来借助可见光通信技术，实现的不仅仅是开灯就上网，也不仅仅是超高速的数据传输，而是不可估量的应用创新。

什么是光网络，或许这几张图就能很好的诠释了

定义 ：光网络是一种通信网络，用于通过光纤电缆在一端到另一端之间交换信息，它是用于数据通信的最快网络之一。

光纤的数据信号以光脉冲的形式传输，因此，使用光网络以进行光信号传输。

现在，问题出现了，当我们有其他通信网络时，还需要什么光网络。

这个问题的答案基本上取决于以光脉冲形式传输信号的难易程度今天的互联网时代是基于光缆的，只有光信号可以通过这些光缆传输因此，出现了对光网络的需求。

光缆的生产成本低，因此通过光缆进行传输是一项更容易的任务，除此之外，与其他电缆相比，光纤电缆允许更大的数据承载能力和更长的传输距离。

光网络的组成部分

光网络基本上由以下元素组成：

站点：

光网络中的站点充当传输和接收信息的来源和目的地，站基本上是网络用户使用的那些设备，例如，计算机或任何其他电信设备。

干线：

干线基本上是一条传输线，即光纤电缆，用于传输光信号，一个网络由一个或多个干线组成，用于远距离的信号传输。

节点：

节点只不过是网络内多条传输线的集线器，在单条传输线的情况下，光网络不需要节点，因为在这种情况下，两端的站点可以直接连接到光缆。

拓扑：

当光网络中使用多条光缆时，这些光缆通过节点连接，但是多个节点连接在一起的方式表示网络的拓扑结构。

路由器：

路由器基本上放置在光网络中，为信号传输提供合适的路径。

光网络拓扑

拓扑是光网络中多条光纤传输线的排列，我们来了解各种拓扑：

拓扑类型

总线拓扑：

在总线拓扑中，各个节点在光耦合器的帮助下通过单个干线连接，这允许一种方便且具有成本效益的方法来传输信号。然而，在总线拓扑中，很难确定故障节点，而且从该特定节点恢复传输的信号也需要时间。

总线拓扑

环形拓扑：

在环形拓扑中，一个节点与其相邻节点相连，从而形成一条闭合路径，以光的形式传输的信息从一个节点发送到另一个节点。此外，光耦合器安装在网络内，以便将传输的光信号从一个节点耦合到另一个节点。

环形拓扑

星型拓扑：

在星型连接中，网络的各个节点通过一个中央集线器连接在一起，这个中央集线器可以是主动或被动网络，这个中央集线器然后控制和引导光网络内传输的光信号。

星形拓扑

网状拓扑：

在网状拓扑中，网络中的节点之间形成任意连接，这种点对点连接可以根据应用程序进行更改，这显示了星型拓扑的灵活特性，在一个节点发生故障的情况下，其他节点可用于信号传输。

网状拓扑

基本上，在网状连接中，会产生任何链路或节点的故障，然后首先检测到该特定故障，然后将信号流量从故障节点转移到连接内的另一条链路。

光网络分类

光网络的类别基于连接网络用户的区域。这些分类为：

局域网 (LAN)：

基本上，LAN 连接提供存在于建筑物、部门或办公室等局部区域中的用户的互连， LAN 网络拓扑的示例是以太网，在 LAN 中，允许用户共享资源，如服务器等，这些资源归组织个人所有，这是相当便宜的。

校园网：

这个网络类别是由多个局域网互连形成的，这基本上是扩展到了一个大的层面，但仍然局限在一个局部区域内它也由一个组织管理，校园网的例子有大学校园、政府组织或医疗中心等。

城域网（MAN）：

也称为城域网，覆盖面积比校园网更大，它允许存在于不同城市的多个建筑物相互连接，由于其较大的操作区域，MAN 由多个通信组织控制。

广域网（WAN）：

与城域网不同，广域网提供来自邻近城市以及跨国地区的用户的互连，它用于建立远距离的通信，并由一些私人组织或电信服务提供商控制和维护。

光网络的优势

使用光网络系统是非常有利的。优点如下：

光传输系统支持高带宽。传输的信号可以传输到更远的距离。这种组网系统比其他传输系统更灵活。

可以说光网络提供了更好的信号传输能力到更长的距离，因此现在被广泛使用。

相关问答

光路与路由的区别?

区别如下:1、传输介质不同。路由的网口是使用双绞线作为传输介质的,而光路的网口是使用光纤。2、光路可以直接接光纤,而普遍的路由想要接光纤,必须要借助光...

路由器坏了光信号是什么?

光信号是指在光纤通信中通过光波传输的信号,它使用光脉冲来传输数据。当路由器坏了,光信号的传输会受到影响,导致网络通信中断或者数据传输速度变慢。因为光...

Wifi光纤亮红灯怎么解决?

1.欠费如果很多没有查询或缴纳过网线,当发现光猫光纤灯闪红灯时,千万不要随意改动设备设置,要第一时间给网络运营商的客服打电话,确定宽带是否欠费,如果是...

光路由器的波导是哪?

光纤通信中的波导(WAVEGUIDE)作用:用来定向引导电磁波的结构,常见的波导结构主要有平行双导线、同轴线、平行平板波导、矩形波导、圆波导、微带线、平板介质...

光在光纤中的传播，用两种理论来解释?

射线理论认为,光在光纤中传播主要是依据全反射原理。全反射原理:因光在不同物质中的传播速度是不同的,所以光从一种物质射向另一种物质时,在两种物质的交界面...

路由器显示光信号红灯什么意思?

故障原因和解决方法(意思)如下可能是路由器的外网连接不通或者当前的主机无法获取有效IP地址导致的。这个时候需要具体问题具体分析,如果是前者的话,那么我...

路由器灯internet的灯一直闪,是不是因为网络不稳?-ZOL问答

说明路由器正与外网通讯,接收、发送数据包。1、该指示灯的功能,就是显示路由器与外网的数据交换状态;2、不亮时,则为路由器没有与外网进行通讯。即有外网不通...

请问光纤收发器中的收发原理?光转电、电转光具体是怎么转的，有协议吗?如果有，是怎样定义的?

光纤收发器的原理就是将短距离的双绞线电信号和长距离的光信号进行互换的以太网传输媒体转换单元。光纤收发器包括三个基本功能模块:光电介质转换芯片、光信号...

联通宽带光猫光信号闪红灯并且连不上网为什么-ZOL问答

光猫上如果信号灯(PON)灯闪烁,LOS灯出现红灯,则为入户网线出现问题,可先通过以下方法进行排障:【1】使用单机拨号,如有使用路由器,请暂时断开路由器测试;【2】...

为什么路由器连接光猫才能上网?

“网络极客”,全新视角、全新思路,同你遨游神奇的网络世界。目前,光猫分为两种情况:一种是不具备拨号和路由器DHCP功能;一种是集成了路由器的功能,包括...一...