目前，WiFi、3G/4G蜂窩網絡和相關技術在各個領域都被應用的很好，我們每個人以及日益增加的物聯網（IoT）設備都在采用這些技術，這也導致網絡容量已經快接近極限。因此，我們需要提升基于無線電的網絡容量來滿足帶寬的需求，這是具有挑戰性的。
基于無線電網絡訪問帶寬增長的一個關鍵挑戰是射頻頻譜的可用性，它可以分為兩種：
授權的頻譜
未授權的頻譜
授權的頻譜需要由政府機構（比如美國聯邦通信委員會（FCC））專門授予，被特定的無線電應用、特定的用戶組使用，通常被用在特定的區域。由于需求巨大，全國范圍內的射頻授權的費用可能要數十億美元。人們不斷努力的將頻譜從較舊的，利潤較低的領域中解放出來，并將其轉移到5G蜂窩網絡等領域。然而，這也存在一些問題。比如，隨著頻譜被接管，數十億臺電視機或其他無線電設備將被淘汰。因此，授權頻譜依然稀缺且昂貴。
除了授權頻譜外，另一種選擇就是未授權的頻譜，像WiFi、藍牙、家居自動化系統、遙控車和其他網絡通常使用一組稱為儀器、科學和醫學（ISM）波段的頻帶。這些頻段的使用對所有人都是免費的，但也有一些詳細的規定。這種使用并不是唯一的，任何人都可以在ISM波段上傳輸通信。隨著設備的日益增加，任何一臺設備可用的帶寬都可能發生顯著的變化。在ISM頻段中也會有更多的干擾，例如來自共享頻帶的微波爐，而頻率較高的頻帶（比如10GHz以上）往往不會那么雜亂，但它們的無線電傳播特性很差，很容易就會被墻壁或樹葉所阻擋。
無論使用的頻譜是否授權的，網絡的最大容量取決于頻率、帶寬、信噪比（SNR）、調制技術、天線設計、協議以及編碼方式。一旦超過最大容量，網絡就會變慢，這就是為什么你的手機在擁擠的場合網絡會很慢。在這些情況下太多的人通過固定的無線網絡容量發送了太多的數據，多輸入多輸出（MIMO）等定向天線技術有助于從不同的角度重用相鄰的無線電頻譜，但也存在嚴重的局限性。在頻率遠遠超出FCC或ISM波段范圍時，我們需要做的是獲得大量的帶寬和有效的調制技術，這驅使光束通信技術的出現。
可見光無線通信（又稱“光保真技術”，英文名Light Fidelity（簡稱Li-Fi））是近年來興起的一種用于無線通信的可見光通信技術。Li-Fi和相關形式的自由空間光通信使用調制光束，以非常高的網絡容量承載數字數據，在此過程中不使用任何射頻頻譜。一個數字信息，比如一個IP數據包是用標準協議和用于調制的光源（比如可見光、紫外線、紅外線、激光或led等）編碼的。發出的光經過光學系統處理，將其傳遞給接收器，然后穿過一段距離的空間到達遠程設備上接收光的光學系統。光通過快速光電探測器轉換為電信號，經過放大、解調再轉換為原始信息，供遠程設備上的處理器使用。對于雙向通信這個過程也是類似的，有時使用不同波長的光來避免干擾，原型系統的容量已經超過了100Gbps。2013年美國國家航空航天局（NASA）為月球軌道上的月球大氣和塵埃環境探測者（LADEE）航天器和新墨西哥州的一個地面站之間的激光通信創造了一項距離記錄，速度為622Mbps，傳輸距離超過38.5萬公里。
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原文鏈接：
https://www.mouser.cn/blog/li-fi-wireless-connections-without-radios
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