中國“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得重大突破

試想一下，在一個有燈光照耀的地方，你手上的移動終端不到0.2秒就能下載（傳輸）完成一部高清電影（1GB），同時還能可享受打電話、上網(wǎng)等各種常見網(wǎng)絡(luò)服務(wù)，那么你還會想念WiFi或4G網(wǎng)絡(luò)嗎？答案顯然是不會！不過也一定有朋友會問，這么“夸張”通信技術(shù)真的存在嗎？答案當(dāng)然是肯定的！

近日，中國“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”獲得重大突破——可見光通信的實時通信速率已經(jīng)提高至50Gbps！

那么什么是可見光通信（VisibleLightCommunication，VLC）呢？其實就是利用可見光波段的光作為信息載體，無需光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，在空氣中直接傳輸光信號的通信方式。簡單來說，只要頭頂上有燈光照耀，理論上無論是傳輸數(shù)據(jù)信息、上網(wǎng)，還是進行語音、視頻通話，亦或是調(diào)節(jié)物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備的開關(guān)，均可輕松實現(xiàn)，而且借助超高的傳輸速率，應(yīng)用體驗遠(yuǎn)超WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)。

可見光通信——將改變你的生活

追溯可見光通信的歷史：電話才剛剛問世！

其實可見光通信并非是最近幾年才出現(xiàn)的新興概念，其歷史可以追溯到電話剛剛誕生的年代。1876年3月10日，亞歷山大·格雷厄姆·貝爾（AlexanderGrahamBell）與他的同事因試驗了世界上第一臺電話機而被世人所熟知，但其實他還有另一項偉大的發(fā)明成就，就是光線電話（photophone）。

可見光通信之光線電話

1880年，貝爾發(fā)現(xiàn)了一個有趣的玩法：通過調(diào)節(jié)光束的變化來傳遞語音信號，從而可以進行雙方無線對話——這就是人類第一次實現(xiàn)無線電話，利用的正是可見光通訊?？上М?dāng)時電話尚未普及，光線電話也被認(rèn)為實現(xiàn)難度大，實用價值不高等原因，沒能得到實際推廣...。

而進入21世紀(jì)，隨著LED等的逐步普及，可見光通信再度興起，并且不斷取得了新的突破。那么可見光通信和LED等究竟有何關(guān)系呢？接下來我們就來講一講他們背后的故事！

2實現(xiàn)可見光通信如此簡單！速率驚人

解析可見光通信：看起來很復(fù)雜而已

為何說LED燈的普及，讓可見光通信再度興起？很簡單，因為LED（發(fā)光二極管，LightEmittingDiode，LED)燈比以往的熒光燈和白熾燈可以支撐更快的開關(guān)切換速度。這樣通過給普通的LED燈加裝微芯片，就能使LED燈以極快的速度閃爍，從而利用LED燈發(fā)送數(shù)據(jù)。

LED等通信原理圖（圖片來自網(wǎng)絡(luò)）

上面的說法可能有些難以理解，那么我們再換個簡單的說法：通過微芯片來控制普通LED燈，可實現(xiàn)其每秒數(shù)百萬次的閃爍，其中燈亮代表1，燈滅代表0，這樣二進制的數(shù)據(jù)就被快速編碼成燈光信號，從而進行有效的傳輸了。與此同時，燈光下的終端（電腦、筆記本、手機、平板、甚至是物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備等），通過一套特制的裝置接收信號，就能實現(xiàn)有燈光的地方有網(wǎng)絡(luò)，關(guān)掉燈則網(wǎng)絡(luò)全無！

看到這里你或許會有一個疑問，LED燈那么頻繁的閃爍，我們的眼睛豈不是要廢了？對此用戶大可放心，因為當(dāng)閃爍頻率達到數(shù)百萬次每秒時，對人的眼睛來說，這樣的閃爍是不可見的，只有光敏接收器才能探測到。所以說，無論是照明還是數(shù)據(jù)傳輸，用戶都不會感受到任何影響。

可見光通信：速率不斷提升中

高速率性是可見光通信的最大優(yōu)勢，也是業(yè)界普遍看好其前景的主要原因。但在2000年可見光通信剛剛興起之時，有限的調(diào)制帶寬限制了可見光通信的傳輸速率，起初僅有幾十KB每秒，直到2010年以后，可見光通信的速率才有了質(zhì)的提升——2010年，德國弗勞恩霍夫研究所的團隊將通信速率提高至513Mbps創(chuàng)造世界紀(jì)錄；2013年，復(fù)旦大學(xué)研發(fā)出3.75Gbps離線數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾?，?chuàng)造世界紀(jì)錄；同年，英國眾多高校的科研人員又把離線速率刷新到10Gbps。

而近日，經(jīng)我國工信部測試認(rèn)證，中國“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”又獲得重大突破，實時通信速率提高至50Gbps，再次展現(xiàn)了中國在可見光領(lǐng)域的先發(fā)實力。

牛津大學(xué)的可見光研究實驗

不過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)的最高速率能達到3Tbps！其原理是借助更多波長的光來實現(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。

雖然目前的可見光傳輸速率還僅僅停留在實驗室階段，但僅從理論結(jié)果來看，其已經(jīng)遠(yuǎn)超當(dāng)前的WiFi和4G網(wǎng)絡(luò)，因此未來的前景值得期待。當(dāng)然，可見光通信的優(yōu)勢可不止速率快這一點哦。不信？請接著往下看！

3可見光通信優(yōu)點突出 軟肋也很明顯

對比WiFi可見光通信優(yōu)勢明顯

“LiFi”將替代WiFi？

其實可見光通信還有另外一個名字，就是“LiFi”，因此不少人將其視為WiFi的替代者。的確，相比WiFi，除了速率優(yōu)勢之外，可見光通信還有很多其它優(yōu)勢，下面具體來說說：

1、密度高，成本低。眾所周知，想要實現(xiàn)WiFi覆蓋，就需要部署WiFi熱點（無線AP/無線路由器），而相比當(dāng)前WiFi熱點的部署，燈光的密度無疑要高出很多；同時利用已有的照明線路即可實現(xiàn)光通信，不必新建基礎(chǔ)設(shè)施，而且LED燈的改造成本也要比部署WiFi熱點低的多。

2、頻譜豐富。WiFi的無線傳輸需要利用了射頻信號，然而無線電波在整個電磁頻譜中僅占很小的一部分，隨著用戶對無線網(wǎng)絡(luò)需求的持續(xù)增長，可用的射頻頻譜將越來越少，終有一天WiFi網(wǎng)絡(luò)會變得擁擠不堪。相比之下，可見光頻譜的寬度是射頻頻譜的1萬倍，完全不用擔(dān)心頻譜不夠用的問題，同時還能緩解全球無線頻譜資源短缺的現(xiàn)狀。

3、無電磁輻射。WiFi依靠的是看不見的無線電波傳輸，設(shè)備功率越大，局部電磁輻射越高，同時也會產(chǎn)生電磁干擾，這對于醫(yī)院等對電磁信號敏感的機構(gòu)來說始終是個難題，而選擇了可見光通信，則完全沒有電磁輻射和干擾的問題。

4、高保密性。只要遮住燈光光線，信息就不可能向照明區(qū)以外的人泄漏。

“LiFi”具備諸多優(yōu)勢

綜上所述，用可見光通信替代WiFi，的確是相當(dāng)不錯的選擇！但是，在實際應(yīng)用中，可見光通信還有這自己的不足：

1、安全性不足。剛剛提到的高保密性，僅僅是相對而言的，如果實在用戶家中或企業(yè)內(nèi)部使用，確實較為安全，但如果到了公共場所，那么安全威脅可以說是無處不在。

2、傳輸易被打斷。由于光被阻擋，傳輸就會中斷，因此不難想象在實際應(yīng)用場景中，這種中斷可能隨時發(fā)生。

綜合來看，可見光通信確實在理論傳輸速率、部署、成本、零電磁輻射等方面“秒殺”WiFi，但在實際應(yīng)用環(huán)境下，其易被阻隔的軟肋也相當(dāng)明顯，因此可以預(yù)計，未來“LiFi”將很難替代WiFi，但可以肯定的是，“LiFi”如果與WiFi進行互補，必將打造出更美好無線新生活。

4提前感受可見光通信時代的美好生活

提前感受可見光通信時代的美好生活

有了可見光通信，未來我們的工作生活將會發(fā)生怎樣的變化呢？下面就隨筆者一起來暢想一番吧！

1、天上、地下都有用

可見光通信應(yīng)用于飛機上和礦下作業(yè)

剛剛已經(jīng)介紹過，可見光通信不會產(chǎn)生電磁干擾，因此當(dāng)其應(yīng)用于飛機等環(huán)境之中，乘客在飛機上使用終端設(shè)備將變得更加的自由；而對于在水下、礦下作業(yè)的工人來說，僅靠一束光，就能實現(xiàn)通話和數(shù)據(jù)傳輸，相信將會進一步提升工作效率。

2、應(yīng)用于汽車領(lǐng)域

可見光通信應(yīng)用于汽車領(lǐng)域

如今車聯(lián)網(wǎng)是非?；馃岬?a href="http://srfitnesspt.com/v/tag/" target="_blank">話題，但真正實現(xiàn)車聯(lián)網(wǎng)，還需要較長一段時間。而引入可見光通信技術(shù)，將有望加速車聯(lián)網(wǎng)的進程，并打造更多創(chuàng)新應(yīng)用。比如當(dāng)車燈照到了路邊的路牌，路牌馬上可以給車輛導(dǎo)航儀傳輸附近的路況，并告知到達目的地最通暢的道路，讓用戶擁有更好的駕駛體驗；再比如當(dāng)車輛靠近時，主動提示剎車信息，或?qū)崿F(xiàn)自動剎車等等。

3、構(gòu)筑智慧生活

構(gòu)筑智慧生活

借助可見光通信的特性，早上我們起床打開燈，就能通過各種終端設(shè)備（電視、平板、手機等）在第一時間了解今天的天氣狀況、得知最新的出行信息、以及國內(nèi)外重要新聞等等；而家庭成員間分享數(shù)據(jù)信息時，更可實現(xiàn)“秒傳”。當(dāng)然，這些僅是構(gòu)筑智能物聯(lián)生活的第一步，未來還將搭配傳感器，實現(xiàn)更多創(chuàng)新體驗。

可見光通信：應(yīng)用前景不可估量

有調(diào)研機構(gòu)預(yù)計，2018年全球可見光通信市場的規(guī)模將達60億美元，未來更將達到萬億的規(guī)模。而可見光通信也將與WiFi、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（3G、4G、甚至5G）等通信技術(shù)交互融合，在物聯(lián)網(wǎng)、智慧城市（家庭）、航空、航海、地鐵、高鐵、室內(nèi)導(dǎo)航和井下作業(yè)等領(lǐng)域帶來創(chuàng)新應(yīng)用和價值體驗。也就是說，未來借助可見光通信技術(shù)，實現(xiàn)的不僅僅是開燈就上網(wǎng)，也不僅僅是超高速的數(shù)據(jù)傳輸，而是不可估量的應(yīng)用創(chuàng)新。