0.2秒完成高清電影下載：解密你不知道的可見光通信

本刊實習記者 | 趙艷薇

0.2秒完成高清電影下載：解密你不知道的可見光通信

本刊實習記者 | 趙艷薇

近日，經工信部測試認證，中國“可見光通信（VLC，Visible Light Communication）系統關鍵技術研究”獲得重大突破，實時通信速率提高至50Gbit/s，相當于0.2s即可完成一部高清電影的下載。VLC是近年來提出的一項全新無線通信技術，它采用LED作為光源，利用LED燈光承載的高速明暗閃爍信號來傳輸信息。VLC自提出以來一直是通信行業關注的熱點。

可見光通信蓄勢待發

雖然可見光通信技術是一門新興技術，但我國在可見光通信方面的研究已初獲成果。早在2006年，北京大學就提出了“基于廣角鏡頭的超寬視角可見光信號接收方案”，并進行了一系列的理論和實驗工作；2008年，暨南大學利用白光LED陣列光源解決了前期VLC系統通信距離短、無法達到照明要求等問題，設計并實現了具備實用照明的室內可見光通信系統，該系統成功實現了使用可見光進行傳輸4M帶寬的數字視頻信號，信號傳輸距離超過了2.5m；2012年，解放軍信息工程大學成功研發了可見光通信相關技術的點播電視業務、近場通信和新型無線廣播以及礦下通信和定位。

2013年，我國可見光通信技術迎來國家的重點支持。2013年上半年，國內首個可見光863計劃項目“可見光通信系統關鍵技術研究”正式部署，旨在開發可見光（波長380nm～780nm）新頻譜資源；到2013年底，上海復旦大學在實驗室里成功實現一盞功率為1W的LED燈珠，供燈光下的4臺電腦上網，平均上網速率達到150Mbit/s；2014年，可見光通信技術項目也被列為河南省鄭州市重大科技支持專項……

雖然目前可見光通信還沒有大規模的實用案例，但國內外都進行了諸多應用方面的嘗試，例如英國PureVLC公司，在2013年向美國一家醫療服務供應商交付了首套LiFi（Light Fidelity）設備，傳輸速率為3Mbit/s；韓國最大的超市Emart推出利用可見光通信技術的便捷購物導航服務,該服務可以在超市地圖上標出消費者的位置以及想購買的物品位置和一些打折信息，并實時提供路徑導航服務。國內方面，中國工程院院士鄔江興領導的團隊在平頂山煤礦的礦道中利用礦燈實現了VLC高精度定位應用試點。其他如復旦大學、北京大學、北京郵電大學、中科院半導體所等高校和科研機構也在積極推動可見光通信的實用化。

VLC諸多優勢成研究熱點

在2G/3G/4G信號覆蓋率如此高、Wi-Fi隨處可見的強大通信網絡下，可見光通信的獨特優勢卻依然不可忽視。主要表現在以下方面。

首先，可見光通信能夠實現通信與照明的深度耦合，借助照明燈光實現數據傳輸，目前全球擁有超過400億盞燈具構成的照明網絡，可見光通信與照明網絡的深度融合可有效解決傳統無線通信面臨的泛在覆蓋難題。

其次，可見光通信無電磁污染，對人體安全無輻射，LED燈光和射頻信號不會相互干擾，使得可見光通信在飛機、加油站、礦井等對電磁敏感的地方更受歡迎。

最后，可見光通信保密性高，Wi-Fi信號的安全隱患眾所周知，Wi-Fi信號的波長長，能夠繞過障礙物，因此覆蓋面積大，且不容易被常規手段限制，所以存在一定風險。而可見光的波長較短，不能越過非透明障礙物，因此很容易采用遮擋的方式阻斷其傳播，進而可以將通信局限在一個房間內，不會被竊取。

復旦大學可見光通信研究人員王一光博士表示，由于頻譜無需授權即可使用，所以可見光通信應用靈活，可以單獨使用，也可以作為射頻無線設備的有效備份，這也是VLC的一大優勢所在。

“在日常民用無線通信領域，VLC是Wi-Fi和2G/3G/4G的重要補充，能夠在室內提供超高速無線接入；在特殊領域，如電磁敏感環境下，可見光通信將有不可替代的作用。”王一光如是說。

VLC產業鏈尚待形成

VLC的應用仍處在發展階段,市場除了一些專門的訂貨之外,大部分還依舊停留在實驗室階段。目前還沒有可見光通信專用的發射接收集成模塊和專用芯片，VLC產業鏈還未形成，這是當前亟需解決的問題。

由于國際標準化工作制定并未完成，VLC專用芯片還未研發上市和量產，該技術本身所具有的成本優勢將因為通用芯片的高昂價格而暫時無法體現。

從技術層面看，現有的VLC技術只適合進行短距離無線通信，無法滿足用戶的信號需求。主要表現在上行速率慢、信號容易被切斷、不同信號源切換困難等方面。

北京郵電大學伍劍教授表示，雖然LED燈通信具有帶寬較寬、保密性較高等諸多優點，但目前進入實際應用還存在一些巨大的挑戰，例如雖然現有的LED燈網絡覆蓋很廣，但是大部分現有LED燈只具備簡單的照明作用，包括供電線路也無法直接應用為通信線路，真正實現LED可見光通信還須進行光源以及線路的改造。

可見光通信目前還處于起步階段，國內外都在為其早日走出實驗室實現大規模商用而努力。此次由鄔江興院士領導的解放軍信息工程大學團隊，實現了50Gbit/s的實時可見光通信系統具有重要意義，推動了可見光通信實用化的進程。目前半導體照明產業規模達到5000億元人民幣，利用LED作為光源的可見光通信技術將站在巨人的肩膀上，隨著LED的發展而高速發展。

王一光對《通信世界》記者表示，“預計在未來5年內能夠有成熟的可見光通信商用產品問世，VLC潛在的應用領域多樣，從而打開可見光通信的市場，進而實現大規模商用化。”

就目前V LC發展狀況而言，若能形成從材料、芯片、模塊、系統到網絡的整個縱向產業鏈；并且形成基于LED燈定位、手機LED通信、顯示屏LED通信、交通信號燈LED 通信、點對點LED大功率長距離通信構成的橫向產業鏈，VLC的發展與商用將拉動半導體行業上、下游整個產業網絡，預期將會帶來千億量級的新興產業規模。