近日，全球首款商品級超寬帶可見光通信專用芯片組在首屆中國國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會上發(fā)布，這意味著實(shí)現(xiàn)中國可見光通信大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和高端市場的開拓進(jìn)程中最難邁過的技術(shù)門檻已經(jīng)被跨越，中國可見光通信已經(jīng)邁入超寬帶專用芯片的時代。商品級超寬帶可見光通信專用芯片組的出現(xiàn)將極大促進(jìn)世界范圍內(nèi)可見光通信產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和市場的良好發(fā)展。那么可見光通信技術(shù)到底是什么?目前的研究現(xiàn)狀是什么?它又能給人們的生產(chǎn)生活帶來哪些改變呢?

　　可見光通信技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢

　　(1)“有光就能上網(wǎng)”的通信技術(shù)

　　可見光通信(Visible Light Communication，VLC)，即以可見光波段的光作為信息載體在空氣中直接傳輸光信號的新型高數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。理論上來說，就是利用半導(dǎo)體照明的光線實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)信息的傳輸，如上網(wǎng)、視頻通話、語音或者是對物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備開關(guān)的調(diào)節(jié)都可以借助其極高的傳輸速率而輕松實(shí)現(xiàn)。

　　可見光通信的歷史可以追溯到19世紀(jì)，貝爾在1876年發(fā)明了光線電話(Photophone)-通過光束的變化對語音信號進(jìn)行傳遞，但由于其實(shí)現(xiàn)難度大，直到LED的逐漸普及，可見光通信才再次興起。LED(Light Emitting Diode)能夠支撐很高的開關(guān)切換速度，把微芯片加裝在普通的LED燈，使得LED每秒進(jìn)行百萬次的閃爍，即燈滅代表0，燈亮代表1，隨后二進(jìn)制的數(shù)據(jù)被迅速編碼成燈光信號，有效的數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡赃M(jìn)行。同時，電腦、手機(jī)、平板、筆記本以及物聯(lián)設(shè)備等燈光下的終端，通過特指的信號接收裝置，就能實(shí)現(xiàn)“有燈光就能上網(wǎng)”。

　　(2)與WiFi相比，可見光通信優(yōu)勢明顯

　　與WiFi相比，可見光通信具有多方面的優(yōu)勢。首先是可見光成本更低，密度更高。WiFi覆蓋的實(shí)現(xiàn)必須部署WiFi熱點(diǎn)，即無線路由器或者無線AP，但可見光通信的覆蓋不需要建設(shè)新的基礎(chǔ)設(shè)施，只需要利用已有的照明路線即可。另外，和WiFi熱點(diǎn)的部署相比，燈光的密度高很多。其次，可見光的頻譜更加豐富，WiFi無線電射頻頻譜的寬度僅為可見光頻譜的萬分之一，且可用的射頻頻譜會隨著用戶對無線網(wǎng)絡(luò)需求的持續(xù)增加變得越來越少，隨著時間的發(fā)展變得擁擠不堪，可見光通信則沒有頻譜不夠用的問題，并且還能對全球無線頻譜資源短缺的現(xiàn)狀起到明顯的緩解作用。再者，無線光通信還具有無電磁輻射的優(yōu)點(diǎn)，這對于醫(yī)院等對電磁信號敏感的機(jī)構(gòu)來說無疑是個好消息。此外，無線光通信還具有高保密性，只要遮住燈光光線，傳輸?shù)男畔⒕筒粫霈F(xiàn)泄漏的風(fēng)險。

　　可見光通信技術(shù)不斷取得突破

　　(1)中國可見光通信速率已經(jīng)突破50Gbps

　　可見光通信最大的優(yōu)勢是其高速率性，正因為如此，業(yè)界也對其前景普遍看好并不斷進(jìn)行著探索。2000年可見光通信開始興起時，由于調(diào)制寬帶的限制，其傳輸速率僅有幾十KB每秒；2010年，德國弗勞恩霍夫研究所團(tuán)隊創(chuàng)造世界紀(jì)錄，將通信速率提高到了513Mbps，使得可見光通信的速率實(shí)現(xiàn)了質(zhì)的提升；2013年復(fù)旦大學(xué)將數(shù)據(jù)傳輸速率刷新到3.75Gbps;來自英國的科研人員更是把離線速率提高至10Gbps。近日，經(jīng)過中國工信部認(rèn)證，中國已經(jīng)成功將實(shí)時通信速率提升到50G bps，實(shí)現(xiàn)了“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”的重大突破，中國團(tuán)隊在可見光領(lǐng)域的先發(fā)實(shí)力又一次被證明了。

　　(2)可見光通信專用芯片已經(jīng)面世

　　8月24日，全球首款商品級超寬帶可見光通信專用芯片組也已經(jīng)在首屆中國國際智能產(chǎn)業(yè)博覽會上發(fā)布，該芯片組能夠支持每秒G比特量級的高速傳輸，全面兼容主流中高速接口協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，這意味著中國可見光通信大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和高端市場的開拓進(jìn)程中最難邁過的技術(shù)門檻已經(jīng)被跨越，中國可見光通信已經(jīng)邁入超寬帶專用芯片的時代。

　　(3)“超并行可見光通信”

　　可見光通信的速度還在不斷飆升。據(jù)國外媒體報道，牛津大學(xué)的研究人員已完成100Gbps可見光通信試驗，并命名為“超并行可見光通信”，甚至預(yù)測該通信系統(tǒng)的最高速率能達(dá)到3Tbps!其原理是借助更多波長的光來實(shí)現(xiàn)信號的多路傳輸，但這也對視場有了更高的要求。理論上，60度的視場可支持6個波長，可實(shí)現(xiàn)224Gbps(6個信道)的傳輸速率，而36度的視場則可支持3個波長，也可實(shí)現(xiàn)112Gbps(3個信道)的傳輸速率。不過在速率提升的同時，傳輸距離也被縮短，目前僅有3米的有效距離。

　　可見光通信產(chǎn)業(yè)規(guī)模在2020年后有望增至150億美金以上

　　根據(jù)Technavio的《2015-2019年全球可見光通信市場》報告，全球可見光通信市場將增長到80億美元左右，2015-2019年的復(fù)核年增長率超過60%。據(jù)估計，可見光通信的市場規(guī)模將進(jìn)一步增加，到2020年以后會增至150億美元以上;在未來，可見光通信的市場甚至能達(dá)到以萬億計。隨著可見光通信與蜂窩網(wǎng)絡(luò)(3G、4G、甚至5G)、WiFi等技術(shù)的交互與融合，其新的創(chuàng)新應(yīng)用和價值體驗也將在智慧城市(家庭)、物聯(lián)網(wǎng)、航海、航空、高鐵、地鐵、井下作業(yè)和室內(nèi)導(dǎo)航等領(lǐng)域體現(xiàn)。這也意味著，借助可見光通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)的不僅僅是高速的數(shù)據(jù)傳輸和開燈上網(wǎng)，更是不可估量的應(yīng)用落地和技術(shù)創(chuàng)新。

　　隨著可見光通信的不斷發(fā)展，可見光通信已經(jīng)成為中國、日本、美國和歐洲等國家在通信領(lǐng)域的必爭之技。在中國重慶高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，以可見光通信為核心的智慧家庭網(wǎng)絡(luò)示范工程已經(jīng)啟動，鄭州市高新技術(shù)開發(fā)區(qū)和重慶兩江新區(qū)規(guī)模化的商用樓宇和智慧家庭使用點(diǎn)也在規(guī)劃階段，預(yù)計有超過30000戶以上的市民在兩年以內(nèi)會體驗到可見光通信帶來的便利。在國際上，蘇格蘭公司PureLiFi關(guān)于利用燈泡建立互聯(lián)網(wǎng)連接的項目已經(jīng)獲得了220萬美元(1150萬英鎊)的融資，據(jù)估計其價值約為1800萬美元。另外，法國LED供應(yīng)商Lucibel和蘇格蘭無線光通信公司pureLiFi合作生產(chǎn)LED LiFi燈具的相關(guān)項目也有望在今年上市。

　　結(jié)語

　　隨著LED燈的不斷普及和無線射頻頻譜的日益擁擠，無線光通信以其高通信速率、低成本、頻譜豐富、無電磁輻射、高保密性等特點(diǎn)，獲得了各界的看好。在業(yè)內(nèi)人士的不斷努力下，可見光通信技術(shù)不斷取得突破。在可見光通信與蜂窩網(wǎng)絡(luò)和WiFi等技術(shù)不斷交互融合的推動下，其在物聯(lián)網(wǎng)、航空航天等領(lǐng)域的創(chuàng)新應(yīng)用和價值體現(xiàn)也會不斷涌現(xiàn)。