近日，全球首款商品級(jí)超寬帶可見(jiàn)光通信專用芯片組在首屆中國(guó)國(guó)際智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上發(fā)布，這意味著實(shí)現(xiàn)中國(guó)可見(jiàn)光通信大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和高端市場(chǎng)的開拓進(jìn)程中最難邁過(guò)的技術(shù)門檻已經(jīng)被跨越，中國(guó)可見(jiàn)光通信已經(jīng)邁入超寬帶專用芯片的時(shí)代。商品級(jí)超寬帶可見(jiàn)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(jiàn)光通信產(chǎn)業(yè)、技術(shù)和市場(chǎng)的良好發(fā)展。那么可見(jiàn)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(lái)哪些改變呢?

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)

　　(1)“有光就能上網(wǎng)”的通信技術(shù)

　　可見(jiàn)光通信(Visible Light Communication，VLC)，即以可見(jiàn)光波段的光作為信息載體在空氣中直接傳輸光信號(hào)的新型高數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。理論上來(lái)說(shuō)，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(yǔ)音或者是對(duì)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(jiàn)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(guò)光束的變化對(duì)語(yǔ)音信號(hào)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(jiàn)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(wàn)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(hào)，有效的數(shù)據(jù)傳輸?shù)靡赃M(jìn)行。同時(shí)，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(guò)特指的信號(hào)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(jiàn)光通信優(yōu)勢(shì)明顯

　　與WiFi相比，可見(jiàn)光通信具有多方面的優(yōu)勢(shì)。首先是可見(jiàn)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(wú)線路由器或者無(wú)線AP，但可見(jiàn)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(jiàn)光的頻譜更加豐富，WiFi無(wú)線電射頻頻譜的寬度僅為可見(jiàn)光頻譜的萬(wàn)分之一，且可用的射頻頻譜會(huì)隨著用戶對(duì)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)需求的持續(xù)增加變得越來(lái)越少，隨著時(shí)間的發(fā)展變得擁擠不堪，可見(jiàn)光通信則沒(méi)有頻譜不夠用的問(wèn)題，并且還能對(duì)全球無(wú)線頻譜資源短缺的現(xiàn)狀起到明顯的緩解作用。再者，無(wú)線光通信還具有無(wú)電磁輻射的優(yōu)點(diǎn)，這對(duì)于醫(yī)院等對(duì)電磁信號(hào)敏感的機(jī)構(gòu)來(lái)說(shuō)無(wú)疑是個(gè)好消息。此外，無(wú)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?huì)出現(xiàn)泄漏的風(fēng)險(xiǎn)。

　　可見(jiàn)光通信技術(shù)不斷取得突破

　　(1)中國(guó)可見(jiàn)光通信速率已經(jīng)突破50Gbps

　　可見(jiàn)光通信最大的優(yōu)勢(shì)是其高速率性，正因?yàn)槿绱耍瑯I(yè)界也對(duì)其前景普遍看好并不斷進(jìn)行著探索。2000年可見(jiàn)光通信開始興起時(shí)，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(guó)弗勞恩霍夫研究所團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造世界紀(jì)錄，將通信速率提高到了513Mbps，使得可見(jiàn)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(lái)自英國(guó)的科研人員更是把離線速率提高至10Gbps。近日，經(jīng)過(guò)中國(guó)工信部認(rèn)證，中國(guó)已經(jīng)成功將實(shí)時(shí)通信速率提升到50G bps，實(shí)現(xiàn)了“可見(jiàn)光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究”的重大突破，中國(guó)團(tuán)隊(duì)在可見(jiàn)光領(lǐng)域的先發(fā)實(shí)力又一次被證明了。

　　(2)可見(jiàn)光通信專用芯片已經(jīng)面世

　　8月24日，全球首款商品級(jí)超寬帶可見(jiàn)光通信專用芯片組也已經(jīng)在首屆中國(guó)國(guó)際智能產(chǎn)業(yè)博覽會(huì)上發(fā)布，該芯片組能夠支持每秒G比特量級(jí)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(guó)可見(jiàn)光通信大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化和高端市場(chǎng)的開拓進(jìn)程中最難邁過(guò)的技術(shù)門檻已經(jīng)被跨越，中國(guó)可見(jiàn)光通信已經(jīng)邁入超寬帶專用芯片的時(shí)代。

　　(3)“超并行可見(jiàn)光通信”

　　可見(jiàn)光通信的速度還在不斷飆升。據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，牛津大學(xué)的研究人員已完成100Gbps可見(jiàn)光通信試驗(yàn)，并命名為“超并行可見(jiàn)光通信”，甚至預(yù)測(cè)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(zhǎng)的光來(lái)實(shí)現(xiàn)信號(hào)的多路傳輸，但這也對(duì)視場(chǎng)有了更高的要求。理論上，60度的視場(chǎng)可支持6個(gè)波長(zhǎng)，可實(shí)現(xiàn)224Gbps(6個(gè)信道)的傳輸速率，而36度的視場(chǎng)則可支持3個(gè)波長(zhǎng)，也可實(shí)現(xiàn)112Gbps(3個(gè)信道)的傳輸速率。不過(guò)在速率提升的同時(shí)，傳輸距離也被縮短，目前僅有3米的有效距離。

　　可見(jiàn)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(jiàn)光通信市場(chǎng)》報(bào)告，全球可見(jiàn)光通信市場(chǎng)將增長(zhǎng)到80億美元左右，2015-2019年的復(fù)核年增長(zhǎng)率超過(guò)60%。據(jù)估計(jì)，可見(jiàn)光通信的市場(chǎng)規(guī)模將進(jìn)一步增加，到2020年以后會(huì)增至150億美元以上;在未來(lái)，可見(jiàn)光通信的市場(chǎng)甚至能達(dá)到以萬(wàn)億計(jì)。隨著可見(jiàn)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(jià)值體驗(yàn)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(jiàn)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(jiàn)光通信的不斷發(fā)展，可見(jiàn)光通信已經(jīng)成為中國(guó)、日本、美國(guó)和歐洲等國(guó)家在通信領(lǐng)域的必爭(zhēng)之技。在中國(guó)重慶高新技術(shù)開發(fā)區(qū)，以可見(jiàn)光通信為核心的智慧家庭網(wǎng)絡(luò)示范工程已經(jīng)啟動(dòng)，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(jì)有超過(guò)30000戶以上的市民在兩年以內(nèi)會(huì)體驗(yàn)到可見(jiàn)光通信帶來(lái)的便利。在國(guó)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(xiàng)目已經(jīng)獲得了220萬(wàn)美元(1150萬(wàn)英鎊)的融資，據(jù)估計(jì)其價(jià)值約為1800萬(wàn)美元。另外，法國(guó)LED供應(yīng)商Lucibel和蘇格蘭無(wú)線光通信公司pureLiFi合作生產(chǎn)LED LiFi燈具的相關(guān)項(xiàng)目也有望在今年上市。

　　結(jié)語(yǔ)

　　隨著LED燈的不斷普及和無(wú)線射頻頻譜的日益擁擠，無(wú)線光通信以其高通信速率、低成本、頻譜豐富、無(wú)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(jiàn)光通信技術(shù)不斷取得突破。在可見(jiàn)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(dòng)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(jià)值體現(xiàn)也會(huì)不斷涌現(xiàn)。