作者：Charles Byers
目前，WiFi、3G/4G蜂窝网络和相关技术在各个领域都被应用的很好，我们每个人以及日益增加的物联网（IoT）设备都在采用这些技术，这也导致网络容量已经快接近极限。因此，我们需要提升基于无线电的网络容量来满足带宽的需求，这是具有挑战性的。
基于无线电网络访问带宽增长的一个关键挑战是射频频谱的可用性，它可以分为两种：
- 授权的频谱
- 未授权的频谱
授权的频谱需要由政府机构（比如美国联邦通信委员会（FCC））专门授予，被特定的无线电应用、特定的用户组使用，通常被用在特定的区域。由于需求巨大，全国范围内的射频授权的费用可能要数十亿美元。人们不断努力的将频谱从较旧的，利润较低的领域中解放出来，并将其转移到5G蜂窝网络等领域。然而，这也存在一些问题。比如，随着频谱被接管，数十亿台电视机或其他无线电设备将被淘汰。因此，授权频谱依然稀缺且昂贵。
除了授权频谱外，另一种选择就是未授权的频谱，像WiFi、蓝牙、家居自动化系统、遥控车和其他网络通常使用一组称为仪器、科学和医学（ISM）波段的频带。这些频段的使用对所有人都是免费的，但也有一些详细的规定。这种使用并不是唯一的，任何人都可以在ISM波段上传输通信。随着设备的日益增加，任何一台设备可用的带宽都可能发生显著的变化。在ISM频段中也会有更多的干扰，例如来自共享频带的微波炉，而频率较高的频带（比如10GHz以上）往往不会那么杂乱，但它们的无线电传播特性很差，很容易就会被墙壁或树叶所阻挡。
无论使用的频谱是否授权的，网络的最大容量取决于频率、带宽、信噪比（SNR）、调制技术、天线设计、协议以及编码方式。一旦超过最大容量，网络就会变慢，这就是为什么你的手机在拥挤的场合网络会很慢。在这些情况下太多的人通过固定的无线网络容量发送了太多的数据，多输入多输出（MIMO）等定向天线技术有助于从不同的角度重用相邻的无线电频谱，但也存在严重的局限性。在频率远远超出FCC或ISM波段范围时，我们需要做的是获得大量的带宽和有效的调制技术，这驱使光束通信技术的出现。
可见光无线通信（又称“光保真技术”，英文名Light Fidelity（简称Li-Fi））是近年来兴起的一种用于无线通信的可见光通信技术。Li-Fi和相关形式的自由空间光通信使用调制光束，以非常高的网络容量承载数字数据，在此过程中不使用任何射频频谱。一个数字信息，比如一个IP数据包是用标准协议和用于调制的光源（比如可见光、紫外线、红外线、激光或led等）编码的。发出的光经过光学系统处理，将其传递给接收器，然后穿过一段距离的空间到达远程设备上接收光的光学系统。光通过快速光电探测器转换为电信号，经过放大、解调再转换为原始信息，供远程设备上的处理器使用。对于双向通信这个过程也是类似的，有时使用不同波长的光来避免干扰，原型系统的容量已经超过了100Gbps。2013年美国国家航空航天局（NASA）为月球轨道上的月球大气和尘埃环境探测者（LADEE）航天器和新墨西哥州的一个地面站之间的激光通信创造了一项距离记录，速度为622Mbps，传输距离超过38.5万公里。
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原文链接：
https://www.mouser.cn/blog/li-fi-wireless-connections-without-radios
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