| 可見光通信技術(shù)（LiFi）越來越火了。2015年，解放軍信息工程大學(xué)研制出的可見光通信系統(tǒng)經(jīng)過了工業(yè)和信息化部的認(rèn)證，實(shí)時(shí)通信速率達(dá)到50Gbps。同年，美國國家航空航天局（NASA）與美國可見光通信公司LVX簽署了太空行動(dòng)協(xié)議（Space Act agreement），合作研發(fā)航天領(lǐng)域的可見光通信技術(shù)。該協(xié)議授權(quán)LVX公司在美國肯尼迪航天中心研究并發(fā)展可見光通信在航空航天領(lǐng)域的新應(yīng)用。2016年，媒體曝出蘋果公司應(yīng)用于iPhone的iOS系統(tǒng)中包含支持LiFi功能的測試代碼，并猜測iPhone 7中可能采用這一技術(shù)。隨后在世界移動(dòng)通信大會(huì)MWC 2016上，LiFi概念的提出者哈斯教授所創(chuàng)立的PureLifi公司展出了其最新的可見光通信上網(wǎng)卡和上網(wǎng)燈。包括TCL、洲明科技在內(nèi)的國內(nèi)照明企業(yè)也在努力推動(dòng)可見光通信的應(yīng)用落地。
然而不可否認(rèn)，可見光通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程依然緩慢，目前仍處于示范和推廣階段。技術(shù)發(fā)展的瓶頸、產(chǎn)業(yè)鏈缺少協(xié)同和市場定位不清晰等原因限制了可見光通信的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
可見光通信潛在應(yīng)用領(lǐng)域廣泛
作為半導(dǎo)體發(fā)光器件，LED可以通過發(fā)光來高速傳輸信號(hào)。不同于白熾燈、節(jié)能燈等傳統(tǒng)光源，LED能以超高速切換“開”和“關(guān)”兩種狀態(tài)，使得LED發(fā)出的光呈現(xiàn)“明”和“暗”的快速變化，分別用以代表信息中包含的二進(jìn)制字符“1”和“0”�？梢姽馔ㄐ诺脑砼c光纖通信和紅外無線通信有相似之處，基本過程包括：首先將需要傳輸?shù)男畔⒄{(diào)制到LED燈發(fā)出的光線中，然后通過無線傳輸，攜帶信號(hào)的光線被遠(yuǎn)處的半導(dǎo)體光探測器接收，最后通過解調(diào)制和信息處理，實(shí)現(xiàn)信息的無線傳輸。LED光的明暗變化非�？欤庋蹮o法察覺出正在可見光通信的LED和普通LED的區(qū)別，人眼不會(huì)產(chǎn)生任何不適。
相對于其他無線通信手段，可見光通信具有以下對比優(yōu)勢：一是具有廣泛性。隨著LED滲透率的不斷提高，LED燈將無處不在，而所有LED燈均可改造為可見光通信的接入點(diǎn)。二是具有高速性。與光纖通信類似，基于LED的光通信的傳輸速度非常高，實(shí)驗(yàn)室中已經(jīng)可以實(shí)現(xiàn)50Gbps的傳輸速率，是4G通信速度的500倍。三是具有保密性。LED發(fā)出的光沿直線傳播，會(huì)被不透光的障礙物阻擋，只要掐斷光的傳播路線，就不會(huì)造成信息的泄露。四是具有互補(bǔ)性�？梢姽馔ㄐ趴梢栽趥鹘y(tǒng)無線通信的盲區(qū)和電磁屏蔽的場所使用，與現(xiàn)有的無線通信手段形成互補(bǔ)。五是無需頻譜認(rèn)證。LED發(fā)出的可見光無需頻譜認(rèn)證，而4G和WiFi等無線通信手段所使用的無線頻譜資源緊缺，需要無線電管理部門的分配和認(rèn)證。六是無電磁輻射和紅外光傷害。相對于無線電通信和紅外光通信，LED發(fā)出的可見光對人體無害。
可見光通信的優(yōu)勢使得其潛在應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛。一是室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接入。未來全球的LED燈將達(dá)到上百億顆，可見光通信可以通過LED燈實(shí)現(xiàn)無處不在的網(wǎng)絡(luò)接入。二是移動(dòng)支付。利用智能手機(jī)自帶的LED閃光燈和攝像頭來實(shí)現(xiàn)移動(dòng)支付功能，國內(nèi)的閃易科技公司已推出基于此的光子支付系統(tǒng)。三是室內(nèi)定位。大型商場和超市可利用室內(nèi)LED燈發(fā)出的光信號(hào)來定位顧客，向顧客推送附近貨架的商品信息，顧客也可通過智能手機(jī)來確定自己在室內(nèi)的位置。法國家樂福超市已經(jīng)裝備了飛利浦公司提供的可見光通信定位系統(tǒng)。四是物聯(lián)網(wǎng)。在智能硬件中配置LED燈和光探測器，通過可見光通信技術(shù)與其他硬件實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)連接。五是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)。通過工廠里的LED燈和機(jī)器設(shè)備上的光探測器來實(shí)現(xiàn)機(jī)器設(shè)備的遠(yuǎn)程控制和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測，并實(shí)現(xiàn)機(jī)器間的互聯(lián)。六是智能網(wǎng)聯(lián)汽車。使用車輛上的LED車燈和圖像傳感器傳遞車輛信息，或使用LED交通燈為車輛廣播臨近道路的交通狀況和突發(fā)情況。
三大問題導(dǎo)致產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程緩慢
存在雙向傳輸困難等技術(shù)瓶頸。
可見光通信存在的技術(shù)瓶頸使得其應(yīng)用場景受到限制。一是雙向傳輸存在一定難度。信息的傳輸既需要下行也需要上行，而可見光通信的上行比較難實(shí)現(xiàn)，需要在專用的上網(wǎng)卡上加裝用于上行傳輸?shù)腖ED燈，并同時(shí)在下行傳輸?shù)腖ED燈具上加裝接收上行信號(hào)的光探測器。而受體積限制，用于上行的LED燈的功率不能很高，這就限制了上行傳輸?shù)乃俾�，并且增加了系統(tǒng)的復(fù)雜程度。可行的替代方案是上行采用信噪比較高的紅外通信或者無線電通信。二是信號(hào)受環(huán)境光干擾比較大。環(huán)境中存在的太陽光和其他照明光源會(huì)對LED的光信號(hào)產(chǎn)生強(qiáng)烈的背景干擾，使得光信號(hào)的辨識(shí)度降低。這就使得可見光通信很難在室外的白天工作，只能在室內(nèi)或夜晚工作。同時(shí)由于環(huán)境光的干擾，使用日常照明燈具的可見光通信只能作為近距離的通信手段，限制了應(yīng)用的場景。三是直線傳播限制跨房間使用。可見光通信傳輸?shù)男盘?hào)只能沿直線傳輸且不能穿越墻壁等障礙物，這就使得跨房間的網(wǎng)絡(luò)接入變得非常困難，限制了其應(yīng)用的推廣。需要研發(fā)不同LED燈之間的網(wǎng)絡(luò)中繼技術(shù)。
產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)缺少協(xié)同。
可見光通信產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)并未發(fā)揮協(xié)同作用。以可見光通信系統(tǒng)專用的信號(hào)處理集成電路為例，現(xiàn)階段研究機(jī)構(gòu)和企業(yè)研發(fā)出的可見光通信高速通信系統(tǒng)多為原型機(jī)，使用自行設(shè)計(jì)的電路進(jìn)行信號(hào)處理，設(shè)備體積龐大。采用多路輸入多路輸出（MIMO）通信原理的可見光通信設(shè)備的體積與電腦主機(jī)的大小相當(dāng)。若是能設(shè)計(jì)ASIC或SOC等專用集成電路來處理接收到的光通信信號(hào)，通信設(shè)備將實(shí)現(xiàn)小型化和低能耗。目前下行信號(hào)的傳輸設(shè)備一般是內(nèi)嵌在天花板或墻體內(nèi)，對設(shè)備的體積沒有過多要求，但是移動(dòng)終端等需要通過發(fā)出燈光來實(shí)現(xiàn)信號(hào)的上行傳輸，其對設(shè)備的體積會(huì)非常敏感，需要設(shè)計(jì)專用集成電路來實(shí)現(xiàn)設(shè)備的小型化，使得其可以嵌入到移動(dòng)終端中，或者作為一個(gè)配件來使用。
市場定位不清晰。
可見光通信應(yīng)用的市場定位尚不清晰。目前可見光通信的相關(guān)報(bào)道廣泛活躍于各類媒體，其宣傳的主要優(yōu)點(diǎn)是高速性和廣泛性，即利用無處不在的LED燈就能高速連接互聯(lián)網(wǎng)。因此可見光通信會(huì)被拿來與技術(shù)成熟的WiFi相比較，并被取名為與WiFi相類似的LiFi。然而由于WiFi的技術(shù)非常成熟，用戶在使用中沒有感到有顯著的不便之處，使得商家和通信方案解決商使用可見光通信替代WiFi的意愿并不強(qiáng)烈。加之目前4G基站建設(shè)日趨密集，4G體驗(yàn)越來越好，使無線接口的數(shù)量與人們上網(wǎng)需求的矛盾得到大幅緩解。這就使得可見光通信產(chǎn)業(yè)化的前景不再如前幾年剛推出時(shí)那么引人注目。在移動(dòng)支付領(lǐng)域的應(yīng)用也存在同樣的問題。微信/支付寶的掃碼支付和蘋果公司的NFC支付已經(jīng)足夠便利，很難有留給可見光通信支付的市場空間。其他潛在的應(yīng)用領(lǐng)域則由于缺少產(chǎn)業(yè)間互動(dòng)和服務(wù)平臺(tái)而未形成規(guī)模。
從長遠(yuǎn)發(fā)展來看，可見光通信應(yīng)該是WiFi等無線通信手段的補(bǔ)充�？梢姽馔ㄐ艖�(yīng)優(yōu)先在載人航天、水下通信、礦井通信定位、核電站通信等潛在應(yīng)用領(lǐng)域加以示范和推廣，并在應(yīng)用中逐步提高技術(shù)水平，完善產(chǎn)品形態(tài)，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)。待產(chǎn)品成熟后再進(jìn)入智慧城市、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車和大眾市場，成為4G/WiFi等無線通信技術(shù)的重要補(bǔ)充。 |
