摘要：2025年3月10日，欧洲陆军互操作性中心发布了一篇题为《光的优势：探索军事数据传输的下一个前沿》的报告。本文基于上述报告，首先介绍了光保真技术（Li-Fi）的定义、系统构造和标准化；其次分析了Li-Fi在军事领域潜在的应用价值；随后探讨了Li-Fi在战场环境

摘要：2025年3月10日，欧洲陆军互操作性中心发布了一篇题为《光的优势：探索军事数据传输的下一个前沿》的报告。本文基于上述报告，首先介绍了光保真技术（Li-Fi）的定义、系统构造和标准化；其次分析了Li-Fi在军事领域潜在的应用价值；随后探讨了Li-Fi在战场环境中可能面临的实际挑战；最后从多个维度对Li-Fi与传统射频通信技术的优劣势进行了比较。

关键词：光保真（Li-Fi），军事通信，作战行动，指挥控制，技术攻关

Li-Fi的定义

在数字时代，数据传输的重要性愈发凸显，尤其在全球化的浪潮下，其关键作用不言而喻。无线保真（Wi-Fi）作为无线通信领域的核心技术之一，凭借射频（RF）技术实现了远距离的数据传输，极大地便利了人们的生活。然而，随着互联网用户的激增，现有的射频频谱资源已逐渐捉襟见肘，难以满足日益膨胀的数据传输需求。连接中断、传输被干扰或拦截、安全性降低以及网络拥塞等问题层出不穷，成为亟待解决的挑战。

光保真（Li-Fi）技术作为一种新兴的无线通信技术，有望攻克这些难题。与传统的依赖无线电波的通信方式不同，Li-Fi技术巧妙地利用可见光进行数据传输。其核心技术是可见光通信（VLC）系统，以400太赫兹（780纳米）到800太赫兹（375纳米）之间的可见光作为数据传输和照明的光载波。具体而言，Li-Fi技术通过以人眼无法察觉的速率调制光线的发光二极管（LED）灯泡来传输数据。这些LED灯泡不仅充当照明光源，还兼具数据传输设备的功能，通过改变光线的闪烁速率实现数据编码。

由于Li-Fi信号仅限于光源照亮的区域，无法穿透墙壁，因此数据不会像Wi-Fi那样在空间内广泛传播，从而大大降低了被未经授权的用户截获的风险。这一特性使得Li-Fi在处理敏感信息方面颇具优势，尤其适用于对数据安全要求极高的场所。此外，Li-Fi的这种天然屏障还有效避免了外部干扰，进一步确保了数据的隐私性，这是传统射频通信技术难以企及的。在传输速率和带宽方面，Li-Fi也展现出卓越的性能，远超传统Wi-Fi，能够轻松应对高带宽需求的应用场景。更为重要的是，Li-Fi通过将数据传输与照明功能相结合，不仅能够节约能源、降低对环境的影响，还能优化能源使用、延长照明设施的使用寿命，并增添额外的功能价值。这种独特的双重功能，使其成为一种既高效又节能的通信与照明解决方案。在稳定性和可用性方面，Li-Fi同样优势显著。它不易受到射频干扰，即使在复杂的工业环境中，也能保持稳定的连接。由于光源无处不在，只需将普通灯泡更换为LED灯泡，即可实现Li-Fi部署。这种广泛的可用性与强大的性能相结合，确保了Li-Fi能够在不中断的情况下支持关键通信。

Li-Fi系统的构造与标准化

1.构造

根据Li-Fi通信领域领军企业荷兰LiFi.Co公司的说法，Li-Fi系统的关键组成部分包括：

光源（发射器）

现代Li-Fi系统的光源通常采用的是LED灯泡。LED在电流作用下发光，通过调节电流的强度和频率，可以将数据编码到光信号中进行传输。

光电探测器（接收器）

光电探测器是接收端的关键部件，将捕捉到的光信号转化为电信号。这些信号随后被转化为二进制数据。Li-Fi系统中常用的光电探测器包括光电二极管和雪崩光电二极管，具体选择何种探测器需根据速度和灵敏度需求。

信号处理单元

信号处理单元的作用是对从光电探测器接收到的电信号进行处理和转换，使其能够被数据设备识别和处理。如果信号较弱，信号处理单元会对其进行放大，以保证数据传输的准确性和完整性。

调制与解调电路

调制电路将数据编码到光信号中，而解调电路则将光信号中的数据解码出来。不同的调制方案，如开关键控（OOK）和正交幅度调制（QAM），可以根据数据传输速率的要求进行选择。

光学组件

光学组件主要用于优化光信号的传输与接收。透镜可以将光聚焦到光学探测器上，提高光的接收效率；滤光片可以过滤掉干扰光，确保光信号的纯净性。

电源与管理设备

电源为LED灯提供能量，而电源管理设备则确保LED在运行过程中不会过热或浪费能源，从而提高系统的稳定性和效率。

与数字设备的接口

在Li-Fi系统中，与数字设备的接口主要作用是实现数字设备与Li-Fi网络之间的数据传输和交互。它允许数字设备，如智能手机、平板电脑、笔记本电脑等，连接到Li-Fi网络，从而能够接收和发送数据。通过这个接口，数字设备可以将需要传输的数据转换为适合Li-Fi传输的格式，例如将二进制数据编码到可见光的调制信号中进行发送。同时，接口也负责将接收到的光信号转换为数字设备能够理解和处理的电信号及数据格式，使数字设备能够正常接收和处理来自Li-Fi网络的数据，进而实现诸如上网、文件传输、视频播放等各种功能。

总体而言，从基础层面上看，一个Li-Fi系统包含两个核心部件，即充当信号发射器的高亮度LED，以及对可见光波长范围敏感、用作信号接收器的硅光电二极管。二者通过LED光强度快速且不可见的波动实现数据在彼此之间的高速、无线传输。LED可进行“开”和“关”的操作，从而生成由“0”和“1”组成的数字串。具体来说，通过用数据信号调制LED光，LED灯可化身为通信源。值得注意的是，Li-Fi不仅能在可见光谱上工作，还能在红外、紫外等不可见光谱上运行。这种多功能性增强了其在各种环境条件下的应用潜力。从这个意义上讲，Li-Fi通信可视为Wi-Fi通信的光学版本，是一种基于可见光通信技术、利用光脉冲无线传输数据的系统。

2.标准化

2023年6月，电气电子工程师学会（IEEE）批准了Li-Fi技术的商业应用标准，即802.11bb标准。该标准是一个重要的里程碑，标志着Li-Fi正式从实验室研究迈向商业化应用。该标准明确了Li-Fi的物理层规范和系统架构，为其在全球范围内的广泛采用奠定了基础。

802.11bb标准的采纳表明，Li-Fi技术已具备满足大众市场需求的条件，例如低成本、低能耗和高容量。此外，Li-Fi技术可以在光介质上完全复用Wi-Fi协议，这意味着它可以将Wi-Fi的流量卸载、安全性和导航能力提升到新的高度。与Wi-Fi相比，Li-Fi在带宽、效率和安全性方面具有显著优势，并且已经在实验室中实现了极高的传输速度。LED灯的低成本特性还使Li-Fi技术具有广泛的可用性。例如，通过路灯提供公共互联网接入，或者让自动驾驶汽车通过车头灯进行通信等。Li-Fi可以与现有的无线技术如Wi-Fi、蜂窝网络等互补和协同，形成一个多元化的无线生态系统。

从根本上讲，标准化之后所形成的架构将Li-Fi技术置于未来数据传输的核心位置，因为其传输速度极快，超过10 Gbps。然而，目前的802.11bb标准主要面向民用和商业市场，并未针对军事用途进行优化。随着技术的进一步发展，未来可能会出现专门针对军事应用的Li-Fi标准。

Li-Fi的潜在军事应用

军事行动的环境复杂多样，从城市到偏远山区再到海洋。在这些环境中，传统的电磁频谱通信网络容易受到攻击，因为其信号传播方向不固定，容易被恶意劫持。Li-Fi技术因其信号传播的定向性和稳定性，能够有效解决这一问题。它不仅可以填补无线电波的覆盖盲区，如隧道、地下掩体、潜艇等，还可以与现有设备或便携式设备结合使用，快速部署在临时指挥所中。

1.指挥与控制

Li-Fi技术的独特安全性源于其信号传播特性：光无法穿透墙壁，使得信号被精准限制在特定空间内。结合先进的加密手段，Li-Fi能够有效防止敏感数据被外部截获。在分秒必争的军事指挥控制行动中，Li-Fi通信能够显著降低军事互联网的延迟，实现关键数据近乎实时的传输，从而帮助作战人员做出实时决策和快速应对局势变化。

在军事指挥中心和政府机构等高度机密的场所中，传统的射频通信技术可能因安全风险而受到限制。Li-Fi技术作为一种基于光的通信方式，提供了一种安全可靠的通信替代方案，其信号传播不会超出指定区域。凭借高带宽优势，Li-Fi在战场上的指挥与控制中心具有重要的应用价值，有助于快速、安全地构建通用作战态势图（COP）。

Li-Fi技术具有强大的抗电磁干扰能力，并且可以根据具体需求进行结构定制。这使其特别适合用于飞机和海军舰艇的通信系统。与传统的射频通信技术相比，Li-Fi还能够有效避免来自机载电子设备或外部来源的干扰，从而确保通信的可靠性。

2.水面作战

海军水面作战不仅仅是在海洋中进行的军事行动，它还涵盖与水域相关的各种活动，包括沿海地区、河流及港口。这些作战行动通常发生在高度动态的环境中，涉及空中、水面、水下等多个领域，因此通信系统需要具备无缝连接、高速传输和高度安全的特性。无论是在舰队机动还是潜艇监视等多样化任务中，通信系统都必须能够抵御网络攻击和物理破坏，以保障作战行动的高效性。

在传统射频通信受阻或完全无法使用的战场空间里，海军将面临与大陆失去直接联系的困境，只能严格依赖预先制定的计划行动。在这种极端条件下，Li-Fi通信将能够凭借其高带宽、抗干扰性强、可用性广泛的优势，提供快速、安全的数据传输，帮助舰队指挥官保持对作战行动的控制，并依据实时局势调整行动计划，从而确保任务成功完成。

Li-Fi通信的独特优势使其适用于多种海上场景。例如，同一舰队中的不同舰艇可以通过可见光或红外光束实现无障碍通信，这对于舰队的机动部署和隐蔽行动至关重要。在复杂的海上任务中，舰艇需要频繁与基地或港口进行信息交流，例如汇报设备维护状况、物资补给需求以及任务执行进度等。Li-Fi技术为这种通信提供了一种高效且安全的解决方案。

3.水下作战

水下通信是现代海战的关键领域之一，但由于水下环境的复杂性，传统的射频通信在该环境中传播效果不佳，因此目前主要依赖声学通信。然而，声学通信存在传输速度缓慢、易受干扰等诸多局限性。相比之下，Li-Fi系统能够在水下环境中通过蓝绿色光谱范围内的光信号实现高速数据传输，显著提升通信效率。

Li-Fi技术能够在不暴露潜艇位置的情况下实现潜艇之间的通信，从而显著提高水下作战的安全性和隐蔽性。此外，Li-Fi还可用于潜艇与水面舰艇之间的通信，使潜艇能在不浮出水面的情况下与外界保持紧密联系，进一步降低被发现的风险。不仅如此，Li-Fi通信系统还可以与潜艇上的其他系统（如导航系统、武器控制系统等）深度集成，为潜艇的水下作战行动提供全面且高效的支持，助力潜艇在复杂多变的水下战场环境中保持优势。

随着无人机（UAV）和自主水下航行器（AUV）逐渐重塑未来战场的形态，保障这些系统与人类操作员之间通信的安全性与可靠性变得至关重要。Li-Fi技术的出现有望成为一项重大突破，改变无人机与舰艇、自主水下航行器与舰艇/潜艇之间的通信方式。无人机可以借助基于光的通信技术，将情报、监视与侦察（ISR）数据安全地传输到舰艇上，而无需依赖容易被截获或干扰的射频信道。与此同时，执行水下任务的自主水下航行器也能够利用Li-Fi技术，将采集到的数据发送至附近的舰艇或潜艇，从而构建起一个高效、稳定的水下传感器网络。

4.危机处置和灾害响应

在危机管理和救灾行动中，传统的无线通信技术（如Wi-Fi和4G/5G）常常因基础设施的损坏或复杂的电磁环境而无法正常工作。相比之下，Li-Fi技术则展现出了独特的优势。它通过LED灯具和光电探测器进行通信，只要有光的存在，就能实现高速、稳定的数据传输。更重要的是，Li-Fi不受电磁干扰的影响，即使在充斥着大量电子设备和复杂信号的环境中，也能够保持通信的稳定性和可靠性。

当自然灾害发生时，军队往往是最快响应的救援力量之一，协助开展救灾行动，提供后勤、医疗和安全保障。在这种紧急情况下，通过搭建基于Li-Fi的本地网络，军队可以与其他应急响应人员之间实现无缝通信。该网络能够支持数据共享、救灾情况的实时更新以及资源的精准追踪，从而确保多个部门之间的协调行动。此外，Li-Fi通信的本地化特性进一步增强了数据的安全性，降低了在冲突频发地区开展救灾行动时通信被截获或干扰的风险，为救援行动提供了更可靠的保障。

一个可行的方案是部署Li-Fi气球。这些气球配备了先进的通信装置和独立的电源，能够通过一款名为LibNet的网络系统快速部署在受灾地区。LibNet是一种专为Li-Fi而设计的网络系统，它能够实现受灾者和救援人员之间的即时通信，为救援行动提供一个安全、高效且稳定的通信平台。这种方案不仅能够快速恢复受灾地区的通信能力，还能够在极端环境下为救援人员提供持续的支持，极大地提升了救灾行动的效率和安全性。

Li-Fi的战场运作难题

在实际应用中，将Li-Fi系统部署于动态环境面临着诸多挑战。作战区域或移动指挥中心往往需要高度灵活的通信系统，以确保在持续移动中保持稳定运行。然而，Li-Fi系统依赖于固定光源，这使其在适应移动场景时远不如射频通信系统灵活，尤其是对于行进中的部队或车辆而言，这种局限性尤为明显。

此外，Li-Fi的信号安全性是一把双刃剑。一方面，其有限的作用空间以及光信号无法穿透墙壁的特性，使其在防止远程截获方面比射频系统更具优势。另一方面，可见光束可能会无意中暴露行动位置，从而对隐蔽任务构成风险。虽然可以通过采用窄光束或加密通信等技术手段来解决这一问题，但这无疑会增加系统的复杂性。

Li-Fi系统的成本和维护问题也是其在战场上大规模普及的重大阻碍。Li-Fi系统需要配备专用硬件设备，如高速调制的LED灯、光电探测器以及网络管理系统等，这些设备的采购和安装需要高额的初始投资。此外，在恶劣环境下（如高温、潮湿或深水环境）维护Li-Fi系统难度较大。这些环境因素容易加速硬件老化，缩短系统的使用寿命。

Li-Fi技术在军事应用中还面临互操作性问题。由于尚未建立统一的军用标准，Li-Fi在多平台和多单位的协同通信中存在诸多不便，这可能会导致联合行动效率降低或出现安全漏洞，尤其是在与现有的射频通信系统进行融合时。因此，未来需要通过制定标准化协议和开发混合系统，整合Li-Fi与传统射频通信技术的优势，来提升其在战场上的适用性和可靠性。

Li-Fi与传统无线通信技术的对比

Wi-Fi和蓝牙等传统无线通信技术凭借其成熟度和广泛的使用场景，早已成为无线通信领域的主流选择。Li-Fi作为一种新兴技术，虽然展现出巨大的应用潜力，但目前仍处于发展阶段，尚未完全成熟。关于两者在不同军事应用场景中的优缺点比较如下。

1.带宽与速度

与传统无线通信技术相比，Li-Fi最显著的优势之一是其利用可见光谱实现高速数据传输的能力。可见光谱的带宽比射频频谱高出数千倍，理论上Li-Fi能够实现高达224 Gbps的数据传输速率。相比之下，基于射频频谱的Wi-Fi系统在最新的Wi-Fi 6标准下，其最大理论速度仅为9.6 Gbps。

这一带宽优势使得Li-Fi成为军事领域中数据密集型应用的可行选项，如实时数据分析、士兵增强现实系统以及侦察用的高清视频流媒体。然而，要实现如此高速的数据传输，实际应用中需要满足极为苛刻的条件，包括保持直视路径、避免环境光干扰，以及确保接收端设备尽可能靠近光源等。相比之下，Wi-Fi等射频技术则在远距离传输和存在障碍物或天气恶劣的情况下表现更为稳定。

2.作用范围与可扩展性

Wi-Fi信号在室内可覆盖数十米距离，在室外的覆盖范围更广。它能够穿透墙壁，非常适合用于大规模部署，例如在军事基地或作战区域内保障通信。Li-Fi由于依赖光源和光电探测器，因此与Wi-Fi相比，其作用范围显得相形见绌。为了达到与Wi-Fi相同的覆盖效果，Li-Fi需要密集布置光源，这无疑大幅增加了基础设施的需求和成本。

Wi-Fi在动态环境中（如移动指挥中心或行驶车辆）实现无缝连接的能力更胜一筹。Li-Fi由于需要稳定的直视路径，在动态场景中表现欠佳。虽然目前已有结合射频与Li-Fi技术的混合通信系统正在探索之中，但这些技术尚未成熟到可以广泛应用于军事领域。

3.干扰与环境因素

传统无线技术容易受到其他射频系统的干扰，尤其是在电子设备密集的环境中，信号质量会大打折扣。相反，Li-Fi利用光来传输数据，不受电磁干扰的影响，因此在需要避免电磁干扰的军事行动中，如电子战环境，Li-Fi具有明显的优势。

尽管Li-Fi不受电磁干扰，但它对环境因素非常敏感。例如，阳光可能会干扰光电探测器的正常工作，而雾、雨或尘埃等天气条件会导致光线散射，从而降低信号质量。这些弱点使得Li-Fi不适合在户外或恶劣天气条件下使用，而传统射频系统在这种环境下表现更稳定。虽然自适应光学和环境屏蔽技术可能有助于解决这些问题，但这些解决方案目前仍处于研发阶段。

4.安全性考量

Li-Fi通过光信号传输数据，而光信号无法穿透墙壁，这意味着通信范围被限定在光源所在的物理空间内。这一特性使得Li-Fi通信比射频系统更难被远程截获或窃听。对于涉及机密或敏感信息的军事应用，Li-Fi的这一特性为其提供了额外的安全保障。

然而，Li-Fi信号的可见性可能会暴露光源的位置，从而给需要隐蔽的军事行动带来风险。Wi-Fi和其他射频系统虽然更容易被截获，但它们的信号不像光信号那样容易被直接发现。

5.能效

在电力资源有限的场景中，能效是Li-Fi和传统无线技术（如Wi-Fi）的关键考量因素。Li-Fi可以利用现有的LED照明系统，同时实现照明和数据传输的双重功能。这种方式理论上比分别部署照明和通信系统更加节能。

然而，LED持续用于照明和数据传输也会增加电力需求，特别是在需要24小时不间断连接的情况下。相比之下，Wi-Fi不需要持续照明，因此在电力受限的环境中（如偏远哨所）可能更具适应性。

6.硬件与基础设施

Wi-Fi和其他基于射频的系统由于广泛使用，已经形成了标准化的硬件和协议，能够在不同平台上实现无缝整合。而Li-Fi需要专门的硬件组件（如光电探测器、LED和调制解调器），这使得其部署更加复杂且成本更高。此外，为了将现有的军事基础设施改造为支持Li-Fi，还需要在硬件升级和人员培训方面投入大量资金。

Li-Fi目前缺乏通用的军用标准，这限制了其与现有军事通信系统的兼容性。在涉及多个军事单位或盟国的联合行动中，缺乏标准化可能导致通信效率低下或出现安全漏洞。相比之下，Wi-Fi已经形成了成熟的生态系统，具有跨厂商兼容性，因此在这些场景中仍然是更实用的选择。

7.应用适宜性

Li-Fi和传统无线技术的选择应根据具体应用场景的需求来决定。对于室内环境（例如指挥中心或安全通信枢纽），如果追求高速数据传输和增强的安全性，Li-Fi是更好的选择。Wi-Fi等射频系统则更适合室外、大规模或移动部署的场景，因为这些场景更注重信号的覆盖范围、可扩展性和环境适应性。

结语

对Li-Fi这种尖端通信技术的探索凸显了其在解决传统射频系统局限性方面的变革潜力。凭借其前所未有的带宽、固有的安全优势以及节能设计，Li-Fi有望在众多应用领域重新定义无线通信，尤其是在军事领域。随着军事行动日益复杂且对技术的依赖性增强，对安全、高速且可靠的通信系统的需求变得更加迫切。Li-Fi在这些方面的能力使其有望成为现代国防中的关键资产。

在军事指挥与控制中心，Li-Fi的高速数据传输能力和抗电磁干扰能力能为军事信息传输创造优势。通过支持实时决策并确保数据交换的安全性，Li-Fi能够增强态势感知能力并优化任务协调。其本地化特性降低了关键信息被截获的风险，为敏感行动提供了可靠的通信解决方案。同样，在海军作战中，Li-Fi实现安全且无干扰通信的能力有望改变舰队协同和水下通信的方式，解决传统射频系统长期存在的挑战。

Li-Fi的独特性也使其成为危机管理和灾害响应中不可或缺的工具。在传统基础设施缺失的情况下，Li-Fi能够建立本地化的高速网络，促进急救人员和军事人员之间的无缝协调，提升救援行动的效率。此外，创新的部署方式的开发，例如配备Li-Fi的气球或便携式LED系统，进一步扩展了其在紧急场景中的适用性。

然而，将Li-Fi技术整合到军事通信网络中并非轻而易举。Li-Fi依赖于视距通信，并且传输范围有限，这需要在技术和基础设施方面取得进一步的突破。环境因素，例如阳光和雨、雾等天气条件，也带来了额外的障碍，需要通过自适应光学技术和屏蔽解决方案来解决。此外，Li-Fi技术的推广还面临着经济方面的压力。其初始成本较高，主要是因为需要专用的硬件设备。这不仅增加了系统的采购成本，还可能导致维护和升级的费用增加。通过制定合理的投资计划和分阶段推进技术应用，可以在控制成本的同时，逐步解决技术难题，最终实现Li-Fi技术在军事通信中的广泛应用。

结合Li-Fi和射频技术优势的混合系统是未来军事通信系统的发展方向。这种系统可以在局部环境中利用Li-Fi实现高速、安全的数据传输，同时利用射频系统进行远程通信，从而为军事通信提供一种兼具平衡性与韧性的解决方案，满足军事行动的多样化需求。然而，要实现这种混合系统，还需要在硬件开发、标准化和集成协议方面取得进展，以确保不同技术之间的兼容性和协同工作。

展望未来，持续的研究与开发将是攻克Li-Fi技术难题的关键。在调制技术、光电探测器灵敏度以及节能设计等方面的创新，将进一步提升Li-Fi在军事应用中的可行性。随着各国为获取战略优势纷纷加大对下一代通信技术的投入，Li-Fi在塑造国防通信未来中的作用不容小觑。

来源：军武速递