可見光通信技術，是利用熒光燈或發(fā)光二極管等發(fā)出的肉眼能看到的高速明暗閃爍信號來傳輸信息的，將高速因特網的電線裝置連接在照明裝置上，插入電源插頭即可使用。利用這種技術做成的系統(tǒng)能夠覆蓋室內燈光達到的范圍，電腦不需要電線連接，因而具有廣泛的開發(fā)前景。

與使用的無線局域網(無線LAN)相比，“可見光通信”系統(tǒng)可利用室內照明設備代替無線LAN局域網基站發(fā)射信號，其通信速度可達每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆，未來傳輸速度還可能超過光纖通信。利用專用的、能夠接發(fā)信號功能的電腦以及移動信息終端，只要在室內燈光照到的地方，就可以長時間下載和上傳高清晰畫像和動畫等數(shù)據。該系統(tǒng)還具有安全性高的特點。用窗簾遮住光線，信息就不會外泄至室外，同時使用多臺電腦也不會影響通信速度。由于不使用無線電波通信，對電磁信號敏感的醫(yī)院等部門可以自由使用該系統(tǒng)。無需WiFi信號，點一盞LED燈就能上網。一種利用屋內可見光傳輸網絡信號的國際前沿通訊技術在實驗室成功實現(xiàn)。研究人員將網絡信號接入一盞1W的LED燈珠，燈光下的4臺電腦即可上網，最高速率可達3.25G，平均上網速率達到150M，堪稱世界最快的“燈光上網”?？梢姽馔ㄓ嵄环Q為Lifi [1] 。無線電信號傳輸設備存在很多局限性，它們稀有、昂貴、但效率不高，比如手機，全球數(shù)百萬個基站幫助其增強信號，但大部分能量卻消耗在冷卻上，效率只有5%。相比之下，全世界使用的燈泡卻取之不盡，尤其在國內LED光源正在大規(guī)模取代傳統(tǒng)白熾燈。只要在任何不起眼的LED燈泡中增加一個微芯片，便可讓燈泡變成無線網絡發(fā)射器?？梢姽馔ㄓ嵃踩纸洕??？蒲腥藛T不僅在實驗室環(huán)境中利用可見光傳輸網絡信號，并且實現(xiàn)能夠“一拖四”，即點亮一盞小燈，4臺電腦即可同時上網、互傳網絡信號。光和無線電波一樣，都屬于電磁波的一種，傳播網絡信號的基本原理是一致的。給普通的LED燈泡裝上微芯片，可以控制它每秒數(shù)百萬次閃爍，亮了表示1,滅了代表0。由于頻率太快，人眼根本覺察不到，光敏傳感器卻可以接收到這些變化。二進制的數(shù)據就被快速編碼成燈光信號并進行了有效的傳輸。燈光下的電腦，通過一套特制的接收裝置傳輸信號。有燈光的地方，就有網絡信號。關掉燈，網絡全無。與現(xiàn)有WiFi相比，未來的可見光通訊安全又經濟。WiFi依賴看不見的無線電波傳輸，設備功率越來越大，局部電磁輻射勢必增強;無線信號穿墻而過，網絡信息不安全。這些安全隱患，在可見光通訊中“一掃而光”。而且，光譜比無線電頻譜大10000倍，意味著更大的帶寬和更高的速度，網絡設置又幾乎不需要任何新的基礎設施。

光通信分為有線光通信和無線光通信兩種，其中有線光通信即光纖通信，而無線光通信是一種將光通信技術和無線通信技術相結合的寬帶無線傳輸與接入技術，它以光波作為載波，以大氣、水或外層空間為信道進行信息傳遞，又稱為自由空間光通信FSO(Free Space Optical Communication)。FSO系統(tǒng)主要是由發(fā)射系統(tǒng)、信道與接收系統(tǒng)構成。

無線光通信的終端是由激光器、光放大器、光學收發(fā)天線、探測器、調制\解調器、編碼\解碼器和APT子系統(tǒng)等組成。通常情況下，無線光通信采用LED或激光作為發(fā)射器，利用光電器件接收信號并轉換成電信號，在接受端完成數(shù)據解碼。無線光通信系統(tǒng)由發(fā)射器和接收器兩部分組成。發(fā)射器通常使用LED或激光二極管來產生光信號，并通過光學透鏡將其聚焦到一個小區(qū)域內，形成所謂的光“載體”(optical carrier)。信息信號通過調制光負載從而被傳輸?shù)浇邮斩?。在接收端，光信號被光檢測器接收，并轉換成與發(fā)送端信號相同的電信號。數(shù)據解碼后就可以得到原始信息。無線光通信終端是無線光通信系統(tǒng)的核心部件，負責實現(xiàn)電/光轉換和光/電轉換，以及數(shù)據的編碼和解碼等功能。

無線光通信的傳輸速率受到多種因素的影響，如激光器的調制速率、大氣衰減、天氣條件等。目前，一些先進的無線光通信系統(tǒng)已經可以實現(xiàn)Gbps級別的傳輸速率。例如，日本的NTT公司在2019年展示了一種基于1550nm波長的無線光通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)在晴朗的天氣條件下可以實現(xiàn)10Gbps的傳輸速率，而在多云的天氣條件下也可以實現(xiàn)2Gbps的傳輸速率。此外，美國的一家公司也在2020年展示了一種基于紅外波段的無線光通信系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以實現(xiàn)10Gbps的傳輸速率，并且可以在霧霾、雨雪等惡劣天氣條件下正常工作。

需要注意的是，無線光通信的傳輸速率受到天氣條件的影響較大，如霧霾、雨雪等惡劣天氣條件下，傳輸速率會受到較大的衰減。因此，在實際應用中需要根據具體情況選擇合適的無線光通信系統(tǒng)，以滿足不同的傳輸速率需求。

無線光通信的技術特點主要包括以下幾個方面：

無需頻譜許可：無線光通信不需要申請頻率資源，從而避免了復雜的頻率申請和管理流程。

高速傳輸：無線光通信利用激光作為信息載體，可以實現(xiàn)高速的數(shù)據傳輸，速率可以達到Gbps級別。

保密性好：無線光通信的激光束具有很強的方向性，不易被竊取或干擾，因此具有很強的保密性。

無需布線：無線光通信不需要鋪設光纖或電纜，可以減少基礎設施的建設和維護成本。

靈活性強：無線光通信可以迅速部署和重新配置，適用于各種應急通信和臨時通信場景。

無線光通信的應用主要包括以下幾個方面：

最后一公里接入：無線光通信可以作為光纖接入的補充，解決最后一公里接入的問題，提供高速、靈活的接入方案。

無線網絡回程：無線光通信可以作為無線網絡的回程傳輸手段，提供高速、穩(wěn)定的回程連接。

應急通信：無線光通信可以迅速部署和重新配置，適用于各種應急通信場景，如災害救援、突發(fā)事件等。

臨時通信：無線光通信適用于各種臨時通信場景，如會展、演唱會等。

軍事通信：無線光通信具有保密性好、靈活性強等優(yōu)點，適用于軍事通信場景。

太空通信：光通信在太空通信中的軍事應用主要是在星際間建立長距離、干線通信鏈路。衛(wèi)星光通信具有誘人的應用前景，可廣泛應用于高軌道衛(wèi)星與高軌道衛(wèi)星(GEO-GEO)通信、高軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星(GEO-LEO)通信、低軌道衛(wèi)星與低軌道衛(wèi)星(LEO-LEO)通信及空間與地面(GEO-Ground)通信，也可應用于深空探測、載人航天空間站通信。尤其是近年來發(fā)展的低軌道小衛(wèi)星星座，更迫切需要使用光鏈路。

水下通信：水下通信的軍事應用主要包括衛(wèi)星、飛機及陸地目標與水下潛艇之間的通信。如果采用通常的無線電通信手段，被敵方發(fā)現(xiàn)的可能性很大。波長為0.46-0.53微米的藍綠激光能穿透幾百到幾千米深的海水，這就為深海通信帶來了曙光。

一、可見光通信的原理

可見光通信是一種利用可見光進行數(shù)據傳輸?shù)募夹g。它的原理是利用LED燈或激光器等光源，將信息編碼成光信號進行傳輸。接收端通過光傳感器將光信號轉換成電信號，進而恢復出原始信息。

可見光通信的原理與無線通信的原理有很大的不同。無線通信是利用電磁波進行數(shù)據傳輸，而可見光通信則是利用可見光進行數(shù)據傳輸?？梢姽馔ㄐ诺念l率范圍在400 THz到800 THz之間，比無線通信的頻率范圍要高得多。

二、可見光通信的技術

1. 調制技術

調制技術是可見光通信中最關鍵的技術之一。它是將數(shù)字信號轉換成模擬信號的過程。調制技術可以將數(shù)字信號轉換成模擬信號，然后通過LED燈或激光器等光源進行傳輸。

2. 多輸入多輸出技術

多輸入多輸出技術是可見光通信中的一項重要技術。它可以利用多個LED燈或激光器進行數(shù)據傳輸，從而提高數(shù)據傳輸?shù)乃俾屎涂煽啃浴?

3. 碼分多址技術

碼分多址技術是可見光通信中的一項關鍵技術。它可以將多個用戶的信號進行編碼，從而在同一時間段內進行數(shù)據傳輸，提高通信的效率。

三、可見光通信的應用

1. 室內定位

可見光通信可以用于室內定位。它可以利用LED燈進行數(shù)據傳輸，從而確定用戶的位置。這種技術可以用于室內導航和室內定位等方面。

2. 無線網絡

可見光通信可以用于無線網絡。它可以利用LED燈進行數(shù)據傳輸，從而實現(xiàn)無線網絡的覆蓋。這種技術可以用于室內無線網絡和室外無線網絡等方面。

3. 汽車照明

可見光通信可以用于汽車照明。它可以利用車燈進行數(shù)據傳輸，從而實現(xiàn)汽車之間的通信。這種技術可以用于汽車自動駕駛等方面。

四、可見光通信的操作步驟

1. 準備工作

在進行可見光通信之前，需要準備好相應的設備。這些設備包括LED燈或激光器、光傳感器等。

2. 連接設備

將LED燈或激光器連接到計算機或其他設備上，然后將光傳感器連接到接收端。

3. 編碼數(shù)據

將要傳輸?shù)臄?shù)據編碼成光信號，然后通過LED燈或激光器進行傳輸。

4. 接收數(shù)據

通過光傳感器將光信號轉換成電信號，然后恢復出原始數(shù)據。

五、結論

可見光通信是一種新興的通信技術，具有很大的發(fā)展?jié)摿ΑＫ梢詰糜谑覂榷ㄎ?、無線網絡和汽車照明等方面。在未來，可見光通信將會成為人們生活中不可或缺的一部分。