什么是可见光通信？它的现状如何？

可见光通信技术，是利用荧光灯或发光二极管等发出的肉眼看不到的高速明暗闪烁信号来传输信息的，将高速因特网的电线装置连接在照明装置上，插入电源插头即可使用。利用这种技术做成的系统能够覆盖室内灯光达到的范围，电脑不需要电线连接，因而具有广泛的开发前景。

可见光通信 (VLC)，也被称为 LiFi (Light Fidelity)，是一种利用可见光波段（波长约380-750纳米）进行高速数据传输的无线通信技术。它将数据加载到LED光源发出的可见光信号上，通过快速地、人眼无法察觉的明暗变化（调制）来传输数据。接收端（如光敏传感器或摄像头）接收这些光信号变化，并将其解调为原始数据。

基本原理：

发送端（LED灯）： 将数字信号（0和1）转换为LED光源快速亮灭的变化。
传输介质： 可见光在空气中传播。
接收端（光探测器）： 感知光信号的变化（亮度波动），并将其转换回电信号，最终解码为原始数据。

核心优势：

频谱资源丰富且免许可： 可见光谱比拥挤的无线电频谱（如Wi-Fi使用的2.4GHz/5GHz）宽得多，解决了频谱资源枯竭问题，且无需申请频谱使用许可。
高速度和带宽潜力： 理论上速度可达每秒数百Gb甚至更高（实验室已有极高记录），远超传统Wi-Fi，特别适合高清视频传输、数据中心等场景。
高安全性： 光无法穿透墙壁，信号被限制在光线覆盖的物理空间内，窃听难度极大，避免了传统无线通信的“穿墙泄密”问题。
无电磁干扰： 对医院、飞机、石油化工等对电磁干扰敏感的场所是理想选择，也不易被雷达等设备探测到。
与照明相结合： 直接利用现有或新建的LED照明系统作为接入点（AP），实现通信与照明一体化部署，具有节能和节约空间的潜力。
精确室内定位： 通过多点光源信息，可提供厘米级精度的室内定位，优于蓝牙或Wi-Fi。

当前现状 (截至2024年)：

可见光通信技术正处于快速发展与商业化初期阶段，现状如下：

技术日趋成熟，性能不断提升：
- 传输速率： 实验室环境下的传输速率记录不断提升（最高已突破百Gb/s量级）。商用芯片和模块支持的速率在数百Mb/s到几个Gb/s范围内（与现有Wi-Fi 6性能相当或略高），且正向更高速发展。
- 稳定性与距离： 技术不断改进以克服障碍物遮挡、接收角度限制、环境光干扰等挑战，提高连接稳定性和覆盖距离（通常在几米到十几米范围）。
- 系统集成： LiFi系统包括发射端（集成调制功能的LED驱动/灯泡）、接收端（USB适配器、内置模块）和控制软件（链路管理）正逐步完善。
标准化进程持续进行：
- IEEE 802.15.13 标准于2023年正式发布（修订版本802.15.13-2023），为短距离光通信建立了重要规范。
- 全球移动通信协会 (GSMA) 也在推动蜂窝网络与VLC/LiFi的融合。
早期商业应用开始落地：
- 特定垂直场景应用：
  - 安全和保密通信： 政府、军事、金融等高安全需求场合。
  - 工业物联网 (IIoT)： 工厂、车间等电磁敏感环境的数据通信（传感器数据、控制指令）。耐克等公司在工厂中进行了应用。
  - 智慧交通： 智能交通信号灯、车联网（V2V/V2I）、航空电子设备。
  - 水下通信： 蓝绿光在水下穿透性好，有独特优势。
  - 智能零售： 室内定位导航、商品信息推送。
  - 教育与会议： 在教室/会议室中实现高速局域网接入。
- 消费级产品：
  - 已有少量厂商提供USB适配器（如 pureLiFi, Oledcomm）用于笔记本电脑接入LiFi网络。
  - 一些智能手机原型机已集成LiFi接收器（尚未大规模商用）。
- 供应链发展： 如昕诺飞、欧司朗等照明巨头，以及 pureLiFi、Oledcomm 等专注公司积极推动芯片、模块、系统方案。
面临的主要挑战与瓶颈：
- 基础设施改造需求： 大规模部署需要更换或改造现有的LED照明系统（支持快速调制的专用驱动和灯具），增加了初始成本和部署难度。
- 需要视距传输： 接收器和发射器之间通常需要保持视距 (LOS)，光信号易被物体遮挡，覆盖范围和移动性受限（复杂移动场景下切换是难点）。
- 上行链路问题： 早期方案中，上行链路（设备发回信号到网络）常采用红外或射频（如Wi-Fi），需要双模支持。全光系统仍在完善中。
- 环境光干扰： 强烈阳光或其他高亮度光源会对接收信号产生影响。
- 生态系统和成本： 相比无处不在、成本低廉的Wi-Fi，整个产业链尚不成熟，终端设备支持不足，大规模量产成本仍需降低。
- 用户认知度低： 相比于Wi-Fi或5G，LiFi在公众和部分行业中的认知度仍然较低。

总结来说：

可见光通信（LiFi）是一项前景广阔、特点鲜明的无线通信技术。其在速度、安全性、抗干扰和频谱资源方面的优势使其在特定领域具有不可替代的价值。技术本身已取得显著进展，标准化初步完成，并开始在安全和工业等垂直市场实现商业化应用。然而，受限于视距传输、基础设施改造成本高、生态系统不成熟等因素，它目前还无法全面取代Wi-Fi或5G，而是一种重要的补充技术，尤其是在对安全性、保密性或电磁环境要求极高的场景。随着技术的持续优化、成本的下降以及更多终端集成的出现，LiFi有望在未来构建光无线并存的融合网络中扮演更重要的角色，尤其是在智慧城市建设、工业4.0、下一代室内网络等领域。