為什麼不使用光代替無線電波進行通信？

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既然 6 GHz 以上的無線電波遇到障礙物就無法穿過，為什麼不直接使用光波段來進行通信呢？這樣在帶寬方面的限制可能少了很多。

無線光通信，或者可見光通信、Li-Fi，正是現代無線通信技術所研究的一個方向之一。

與傳統微波通信不同，光波的波長更短，在自由空間的衰減速度更快（衰減速度和頻率二次方成正比），並且光波的繞射能力比微波差，不但僅限於視線(Line Of Sight, LOS)傳輸，甚至在大氣中傳播時也會因為浮塵和水滴的米氏散射和大氣分子的瑞利散射作用而使功率大幅衰減，相比於光纖介質中的導行傳輸路徑損耗嚴重得多。因此，現有的無線光通信研究通常將應用場景設定為短距離無線傳輸。無線光通信不同於光纖通信，通常採用非相干光（可通過普通LED光源獲得），因此調製方式也有別於光纖通信和微波通信。無線光通信通常採用幅度調製而非相位調製，這樣可以通過改變和檢測光波的包絡的幅度來進行信息調製和解調，而非像微波通信一樣檢測電磁波的波形本身，因此不存在處理器跟不上光的頻率的問題。

由於光的載波頻率很高，理論上無線光通信可以提供比微波通信高得多的帶寬；同時已經有技術可以應用普通LED進行無線光通信傳輸，也就是說，僅需要通過對現有LED照明設備進行改造，即可在幾乎不影響照明功能的情況下實現通信的功能。無線光通信可能的應用前景包括室內短距離無線接入、室內定位、城市環境下的智能交通網路等等。

而題主所說的移動通信，現有網路拓撲中是使用室外陸地基站進行分小區覆蓋來實現移動台的接入。小區半徑視地域用戶密度通常為一公里至數公里。在這樣長的距離上光波的損耗較大，完成覆蓋需要的光功率太高。另外雲雨霧霾天氣也會嚴重加大這樣的物理距離上光波傳輸的損耗。除此之外，室外的「光基站」無法實現對室內用戶的覆蓋，這意味著在室內的移動台將必須使用中繼器才能工作，布網成本太高。因此我認為微波的通信方式在相當長一段時間內並不會被取代，而諸如無線光通信之類的寬頻短距離無線接入技術有可能成為微波通信的補充。

說到寬頻短距離無線接入，大家最為熟悉的應該就是802.11定義的WiFi了。最新的802.11ac在5GHz頻段上使用MIMO技術時在理想條件下甚至可以實現1Gbps的接入速率！這個速率對現有接入網和現有業務來說是非常高的，說明此時最後一公里無線接入並不是傳輸瓶頸。另外由於短距離無線接入設備的功率通常很小，所以可以在不同空間上大量復用，因此對頻譜資源不如移動網路那樣敏感。在和WiFi的競爭中，諸如超寬頻（UWB）、毫米波通信等技術均落下風。而WiFi本身也不斷發展，性能不斷提高。另外由於4G移動通信網路支持全IP分組交換，使得通過IP網路接入交換網的Femtocell（微小基站）成為現實。使用Femtocell設備，用戶可以利用自家的入戶光纖或者ADSL寬頻設立自己的小功率基站，服務家庭用戶。WiFi和Femtocell都將在未來成為無線光通信的強有力競爭對手。所以無線光通信從市場角度是否能獲得大發展或未可知。

首先認真的回答一下題主的問題，移動通信不用可見光波，很大一部分原因是穿透性太弱，衰減太快，不適合較長距離和複雜建築環境的通訊。

但是這裡所說的缺點在其他具體場景中就可能變成優點，可見光通訊( Li-Fi )也是研究的一個方向。

例如室內的可見光通訊安全性比起目前的wifi要高的多，畢竟把窗帘一拉門一關就可以封閉起來了嘛；

隨著LED照明燈具的普及，將來的信號就可以直接載入到光波中，只要有燈就有信號，不再需要路由器等其他裝置；

比起目前的通信頻段，可見光頻譜寬度更大，這意味著可見光通信理論上可以實現更快的傳輸；

……

可以看出，在一些具體的應用環境下，可見光通信是很有前景的。題主有這個想法很好啊，去讀個研究生嘛，早日把它商品化，造福人類啊！

題主被一些人嘲笑了啊。。。。。

其實可見光通訊(Li-Fi) 是一個嚴肅的研究方向。復旦有一個小組就實現了用一盞日光燈讓房間內的電腦處於聯網狀態。當然，新技術開發總會遇到些瓶頸。題主若是本科生並有興趣做這個研究的話，可以考慮在那裡讀個博士。

有光的。只是都在玩玩階段，應用還得克服問題。

G赫茲就是我們用的WIFI，工業用LC迴路最高頻就是G了，說實在的民用檢波示波器最高也就幾十G了。因為再高得刻出微電容，C型LC迴路，就是光導天線陣列。實驗室玩的微納技術。

T赫茲問題多多，T赫茲做通信問題是功率和成本。下轉換和光導天線都是轉換效率太低，載波發射功率不夠；量子級聯激光器是夠，120美元一個也不貴（幾年前的），但是要低溫，還不可調協；可調諧功率又高的是自由電子激光器…我還得配個電子加速器？加速器一啟動就夠我考一回雅思了。
還有T赫茲波導也是問題，長距離得克服損耗……一堆不靠譜的，蠶絲陶瓷…連紙鬥上了…也就是實驗室短距離玩玩。有人做狹縫波導降低損耗，再看吧。

紅外是大氣窗口的問題。所以玻璃光纖嘛。

紫光和海洋窗口吻合，還在軍用實驗階段，潛艇衛星通信。

至於無線電有個巨大的軍用優勢—人家可以被電離層反射。打起仗就算是美軍，他能破壞北京上方的電離層，不讓無線電反射么？不能。但是我一把鐵鍬regardless他加州同軸電纜也好長島地下光纖也罷，老夫一鍬鏟斷。

就知道這麼多了。還有記憶中錯誤的斧正啊。

既然你都說6GHz以上的無法使用，那麼為什麼你會覺得遠超6GHz的可見光能用呢？

可見光的頻率是3.8×10^14～7.9×10^14Hz，（1G是10^9）波束的定向性太強，在環境中衰減太快，再說也沒有這麼快的處理器可以用傳統的方式調製和解調信號。

我來賣個萌：
你就不怕被胖子擋著信號了么？

為毛要扯那麼多

題主的疑惑是「既然6GHz以上的無線電波遇到障礙物就無法穿過，為什麼不直接使用光波段來進行通信呢？」

光波的穿透性更差啊。。。有什麼資格去代替無線電？

實際上現在的主幹網路都是信息都是光波傳輸的..只不過對應不同的終端轉化不同形式接受罷了.. 不久前有出了個Li-Fi..不過實用性上就不大看好了..當然報道上著重說了「安全性」

光波有兩個特性..使其不能很好的作為無線傳播媒介..
1）直線傳播
2）無法穿透非透明物體

就以Li-Fi舉例（沒實際看過運用，大概知道原理，以下屬於猜測實際運用上可能存在問題）
1）無法穿透，即至少每個房間都需要有一個可以作為Li-Fi信號發射的燈泡..等於每個房間都要裝個路由器..而傳統無線路由一個房子只需要裝一個..大不了裝個什麼信號放大的衛星路由也都夠了
2）然而如果房間內有燈照不到的地方估計就收不到信號..即只能在有光照到接收端才能上網..那麼晚上睡覺前關燈後就沒信號了，或者說手機被東西遮蓋之後就沒有信號了..
3）家用Wi-Fi的網速已經可以達到100Mbps.只需要買好一點的路由.當然也要移動設備支持AC頻段..問題就來了，Li-Fi即便能上1Gbps..但實際上家用的寬頻根本沒有那個高..那也沒辦法贏過Wi-Fi..
4）安全性..這個是建立在Li-Fi根本無法穿牆的情況下，但是如果家裡有窗..那樣信號依然可能傳到屋子外邊去..那麼其實跟Wi-Fi也就是半斤八兩的關係..

目前有很多研究方向，但是無線通信載波頻率，其實就像CPU製程..總會有一個物理極限..這個物理極限估計短時間內是沒有辦法突破的.. 而據我老師所說目前無線通信比較火的領域是太赫茲（Tera Hertz，THz）有興趣可以自己了解一下

（ps.隨著光波頻率的上升，本身能量也越大，對人的潛在危害也會增大..）

以前一起做大作業的同學實現過一個簡易版可見光通信，我來說說當時他們做出來的器件的性能指標：
光功率：3W-紅外LED * 16
接收端：PD*4
信號通路：1
碼率：100MHz封頂
有效距離：30cm

之所以可見光通信不容易實現，是因為空氣當中存在很多微小顆粒，如果我們採用的是LED這種輻射角很大的光源的話，當傳播距離超過一定範圍（假設是10m），其強度將會是以 $1/r^2$ 衰減，同時伴隨著空氣中小顆粒（假設我們現在在北京）造成的衍射和散射，從而使得光信號（波前）變得不規整。如果是採取零碼調製的話，信號容易淹沒在雜訊當中。根據香農公式，在信噪比很低的情況下，這個系統基本上是廢的，不管你採用多麼高效的編碼方案。

題外話：以前開過一個腦洞，在大型商場的每一層的照明燈光的旁邊安置一塊小型的計算機組塊，利用商場中各處燈光之間的相互照明進行信號傳遞，從而實現基於光信號的分散式計算。
現在看來，路還很遠。

大家都這麼專業啊！我覺得首先就是弄清楚問題，是廣義的空間無線光通信還是狹義的可見光通信。空間無線光通信7-8年前我原來的實驗室同事發過幾篇paper，那個setup買了的設備太尼瑪貴了，那時超過60萬刀，離工業化使用太遠了。當時測試的距離是樓頂對樓頂也就1km還用了大功率激光。對準和抗各種干擾也是問題，衰減也太大。一般狹義的可見光通信就像樓上有人麵包板上做的那樣，10年前西門子的一個華裔工程師就做過demo，使用的是天花板上的LED燈，速率也有1G。因為便宜，西門子還跟客戶推薦過，多年過去也沒看到有工程做。很多年前，我親眼見過日本慶應大學一個教授跟松下還是哪個公司合作做了一個短距離的，來我原來實驗室demo，每秒可以傳10G，用的還是兩個手機大小的面板做收發器。當時還覺得日本在這方面挺行的。不過這些都是接近10年的老皇曆了。這麼久都無能商業化，我也是醉了。唯一記得慶應大學那位很有水平的教授說，覺得我們那和日本的區別就是酒店過分貴，應該經費也挺緊的。。。從短暫的繁榮到10年的沉寂，光通信真的是太坑了。

手電筒一閃一閃發送摩斯電碼算不算......想想我國早在抗戰時期就用了-.-

真的是，都在嘲笑題主，這東西有應用前景啊，想像一下所有路燈都是可見光Li-Fi熱點，所有汽車都能接收，公路就是信息高速啊！所有車互聯啊！永遠在線啊！車燈也變Li-Fi熱點，前後車直接溝通啊！語音通話還是碰撞預警隨你設計啊！幹嘛非把應用場景限定在室內呢？

怎麼穿牆？

近距離的室內光不是很了解。
遠距離做主幹網太容易受到大氣的影響，暫時沒有適應於大氣信道的糾錯編碼。
感覺最多在太空中沒有大氣的情況下用用，就是星間光通信。。。

哈哈哈哈哈哈，笑死了，說的好像光就能穿牆一樣——你說的那是激光炮吧。

這裡好多師弟師妹。。
大家說了好多光纖通信和無線室內通信的，這些已經很成熟了。
扯一個星地通信的例子。其實星地通信是制約信息傳播速度的核心要素。
然而星地通信有一個天敵叫大氣湍流。由於大氣的不穩定性，一個平行光經過大氣之後波前相位就變了。
我們知道遠距離自由空間光傳輸需要一個較大的接收望遠鏡，一般幾十㎝到一米左右。
這個大概有多大呢，舉個例子，我們知道光通信一般認為誤碼率在10的-6次方認為是可靠的，沒有大氣湍流的情況下，達到這個效率需要每比特6個光子。中等湍流情況下，D/r0=10，需要100個光子。
怎麼解決呢，一般來講是用自適應光學的方法解決。

在1-300 GHz的頻帶內，隨著波長變短，大氣對微波能量傳輸的衰減作用由很弱變很強。在1 GHz附近甚至可以忽略氣候的影響，而在多雲或強降雨情況下光線很難穿透大氣。
器件尺寸與波長相關，微波頻帶器件直觀易設計，製造精度高。

接收發射端，比較難做。代價太大。頻率越高對器件要求越高。

理論上可能，但實際使用有許多技術問題。在實驗室特定環境下能實現。就算不記成本用lifi發射和接收器鋪滿全世界。物理極限，漫遊，干擾，點點互聯，集群互聯，系統處理，演算法，兼容現有設備和技術規範，。。。。。都是實際問題。科學可以想像但得尊重自然和現實規律。