LED照明正处于井喷式的发展，研究表明到年半导体照明普及率将达到80%，因此研发基于LED的可见光通信拥有广阔的应用前景。日前，国内可见光通信研究的领军人物复旦大学迟楠教授就在上海国际半导体照明应用技术论坛上，剖析了目前国内可见光通信技术发展的最新进展。

图1：复旦大学迟楠教授分享可见光通信技术的最新进展

　　拓展下一代宽带通信的频谱，抢占空白频谱，有效利用资源;并且加深与照明、显示产业的联系，增加通讯优势，成为可见光通信发展的基本动因。可见光通信最大的优势是高速，现在LED可见光最高速率预计可以达到15Gb/s，而WIFI最快传输速率仅为1Gb/s。而且相对于WIFI和4G网络，可见光通信具备更加安全、无电磁污染和频谱无需授权等优势。可见光通讯不仅能够完成定位和高速传输，在音频系统方面也有很大的用途。

图2：高速通信是可见光技术的最大优势

　　报告中，迟楠通过介绍目前可见光通讯的研究进展和关键技术并通过系统演示，为我们介绍可见光通信的发展趋势。

　　目前，可见光通信已成为美国、日本和欧洲等国家在国际通信研究领域的必争之地，我国计划于年部署可见光通信技术研究后，经过两年多的科技攻关，已在调制带宽拓展、实时传输速率、融合网络架构等方面取得了一批重要研究成果。

　　目前，迟楠教授团队最新的实时样机进展情况是，研制的可见光会议电话系统，可与PRC网络无缝融合，将一座大楼里所有房间的灯联网，只要电线是通的，灯下接上一些终端，楼里所有的手持终端都可以利用这套系统实现会议语音传输，同时实现上网。此外还做了一个高速可见光通信样机，广角覆盖60度，物理层速率为Mb/s，可以实现多用户接入，一个灯下最多可以支持个用户。

　　迟楠教授研发的最新实时样机体积已经缩小至10*15CM，厚度在5CM左右，物理层速率Mb/s，传输距离最远达到30米，同样可以实现多用户接入。可见光通信除了定位，高速传输，它还可以做一些音频的信息推送或者导览系统。迟楠教授团队同样也做了LED音频系统样机的研发，可以支持MP3到可见光的转换，传输距离可以达到35米。迟楠团队还进行了一些可见光通信的远距离实验和移动实验，实现了最远可见光传输距离米，其速率达到1Gb/s的高速传输，这也是目前世界上室外可见光传输可达到的最高速率。

畅想未来，可见光通信网络或许是这样的：在路灯下，借助LED光源就能在线阅读、下载电影；在飞机、高铁、医院等场所，只需借助座椅上的阅读灯，你就可以上网，甚至能看高清视频；在无线电波传播受限的特殊环境中，比如水下、水面舰艇或潜艇内部，我们也能借助定制的可见光通信设备实现通信畅通。可以预见，可见光通信有着广泛的应用前景，它的神秘面纱正在被逐渐揭开。

无线尖兵“青出于蓝”▼

从传播特性看，可见光通信仍属于无线通信的一种，只不过信息的传输载体不是传统的无线电波（频率范围3赫兹～吉赫兹），而是频率高达～太赫兹的可见光波。它是一种利用可见光波谱作为载体来传输数据的全新无线传输技术，通过给LED灯泡装上微芯片，可控制其每秒数百万次闪烁，其中灯亮代表“1”，灯灭代表“0”，二进制的数据被快速编码成灯光信号并进行有效传输。

而灯光下的手机、平板电脑等各类终端设备，通过集成特制的光敏传感器，就能读懂蕴藏在灯光中的“摩尔斯密码”，从而达成高速信息传输的目的。由此看来，与无线电波通信这位“老大哥”相比，可见光通信在基本原理上虽无特别不同，却有着“青出于蓝”的特殊优势。

传输带宽更大。当前，传统的无线电波通信正面临“频谱短缺”的窘境，10～60吉赫兹的可用频谱，抢占优先使用权的趋势更加明显。而可见光通信频谱宽度比现有无线电波可用带宽高4个数量级，完全不用担心频谱不够用的问题。

组网运用更活。传统的无线电波通信组网比较复杂，既需要安装大量辐射射频信号的信息基础设施和终端设备，又极易产生电磁兼容和相互干扰问题。而可见光通信无需建立基站，也无需频段许可授权，只需在LED灯泡中加装芯片，便可使其具有“通信基站”“无线路由器”“GPS卫星导航”等功能，从而实现有灯光的地方就有网络信号，真正实现“末端直通”“泛在互联”。这对于机舱内部、水面舰艇、潜艇、地下坑道等电波传播受限的环境，可极大弥补电磁覆盖的不足，并有效避免电磁兼容和相互干扰问题。

保密性能更好。由于可见光通信必须在LED光源开启时才能传输，灯光关闭时通信功能便会失效，因此只需加装遮光设备使光线透不出去，就能形成封闭式通信网络，其安全等级较其他无线传输技术更高。此外，由于可见光只能沿直线传播，且其上行和下行信道是独立运行的，黑客必须处在同一个房间之中，并同时侵入两个信道才能完成一次真正意义上的攻击，要想在光线传播线路之外进行信号窃取和干扰非常困难。

国际竞争日趋激烈▼

日本最先启动了可见光通信的相关研究。早在年，中川研究室就提出利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统试验。年，日本TAKAYA公司研发的汽车间可见光通信系统，速率达到每秒10兆比特；同年5月，日本东洋电机研发的水下可见光高速通信装置，峰值突破每秒50兆比特。

欧洲各国也不甘落后，其在可见光通信方面的工作，主要由欧洲的20多家大学、科研单位和企业组成的OMEGA计划来推进。年11月，爱沙尼亚Velmenni公司演示了一种原型灯泡，在实验室条件下其峰值数据传输速率达到每秒吉比特。

美国作为世界头号科技强国，正力图谋求全球可见光通信技术及市场的主导权。以谷歌为代表的科技巨擘，以及波士顿大学ERC中心、加州大学UC－Light中心、宾州州立大学COWA中心等科研机构，正加紧开展可见光通信标准协议及相关系统的研发工作，并启动了抢占相关市场的机制及策略研究。

可见光通信的愿景虽然美好，但仍需突破一系列技术瓶颈，才有望大规模推广应用。比如，如何将可见光带宽潜力转化为宽带能力，目前囿于白光LED有限的调制带宽，亟待进一步的技术突破。又比如，无论LED灯的信号控制还是信号接收后的实时处理，都需要专用的集成芯片，目前这方面研究还很薄弱。再比如，可见光信号的波长很短，在传播介质中极易迅速衰减，直接导致其通信距离受限，要实现远距离高速传输难度不小。

对此，世界各国纷纷开展可见光通信的关键技术攻关，力争在这块蛋糕的切分上抢占先机。

未来战场大有可为▼

未来战场上，要满足与日俱增的军事领域无线通信需求可不容易：传输容量大、组网灵活、电磁兼容性好、保密要求高……使得传统的无线电波通信面临严峻挑战。而可见光通信所具有的特殊优势，使其不仅可与无线电波通信综合运用、相得益彰，更有望在通信以外领域大展身手。

“上天”“入地”“下海”的通信能手。在飞机、地下坑道、水面舰艇、潜艇等特殊场所内部通信中，为防止射频信号干扰，往往对无线电设备使用提出严格限制。年英阿马岛战争中，英“谢菲尔德”号就是因为舰载无线通信系统与舰载预警雷达之间难以兼容共用，从而使舰载雷达不能及时开机并发现来袭的“飞鱼”导弹，直接导致了舰毁人亡的灾难性后果。而有了可见光通信之后，只需在上述特殊场所加装中央控制器和一系列LED光源，就能在达成通信的同时有效规避电磁干扰，从而为作战平台内部实现快速通信、对潜通信、水下特种作战通信等提供高效安全的通信手段。

高精度导航定位的“专家”。可见光通信中央控制器是通过将导航信息传送给LED信息节点，再以可见光为载体传到光照范围之内的武器平台终端，该终端使用内嵌的光敏探测器就可以获取最及时的动态战场环境、最优路线和坐标位置等导航定位信息。有关研究表明，综合采取战场LED信息节点网络科学布局、算法设计和信号处理优化等措施，就能使可见光导航定位精度达到厘米级。

目标识别与战场防误伤的利器。通过为己方各类武器平台加装LED灯光识别设备，平台与平台、平台与LED信息节点之间就能依托特定的信号编码开展实时通信与身份识别，武器平台通过对接收的LED灯光信号闪烁规律进行识读，就能有效判定此信号的敌我属性，从而及时作出有效应对措施，最大程度确保自身安全。

美国有线电视网络实验室对可见光通信系统的研发现状与展望。

CableLabs（美国有线电视网络实验室）目前正在研究双向有线电视网络的家庭室内无线传输网络新技术，其中的一大方向就是Li-Fi（可见光通信）。

考虑到其对于国内有线电视网络业界甚至通信网络业界有较大的参考价值（国际权威机构预计可见光通信的产业规模可达万亿级别），下文进行详细介绍。

1、CableLabs研发Li-Fi（可见光通信）系统的背景

随着有线电视网络运营商大规模部署DOCSIS3.1及FTTH（光纤到户）等先进的宽带网络接入技术，家庭用户所能获得的入户接入速率不断提升（目前最大的是美国第一大有线电视网络运营商ComcastCable所提供的2Gbit/s入户速率）。但是，用户的现有家庭无线网络的速率却不能与之配置。这使得家庭网络逐渐成为有线电视网络运营商为用户提供端到端高速数据业务的“瓶颈”[1,2]。

所以，CableLabs目前正研发各种更先进的家庭网络解决方案，Li-Fi是其中的一大亮点。

2、CableLabs非常看好以Li-Fi建设超高速室内通信网络的巨大潜力

Li-Fi是通过对自由空间的光束进行信号调制来达到信息传输的目的，可视为与Wi-Fi类似，只是Li-Fi工作于高得多的物理频段（THz~THz。而Wi-Fi的则是2.4GHz频段与5.8GHz频段）。实际上，Li-Fi的基本技术理念早在多年前就有实际应用——船与船之间用信号灯（signallamps）传输摩尔斯电码。

通过香农极限定理可以计算某个具有一定工作带宽的物理信道所能达到的最大比特传输速率/系统容量——前者增加，后者也增加。从而可看出，Li-Fi具有非常巨大的系统容量潜力（这是因为，其具有可见光频段内高达约THz的工作带宽）。只有不到1GHz的可用工作带宽的Wi-Fi都能提供高达Gbit/s的速率。为了更为形象的说明这一点，CableLabs举例说，Li-Fi与Wi-Fi所能提供的速率就像是太阳与地球的质量对比一样。

这样，Li-Fi在建设超高速室内无线数据传输网络方面就具有巨大潜力。

于是，CableLabs认为，超高速的Li-Fi对于VR（虚拟现实）及AR（增强现实）的普及将有着很大的促进作用。

3、CableLabs对Li-Fi组网的定位及展望

CableLabs认为，最为理想化的产品应该是与人们日常使用灯泡具有相同外形、能一样易于安装的内置Li-Fi网络模块的灯泡。Li-Fi应该是一种通过对用户家中现有照明灯具进行重新利用来改善家庭无线网络覆盖、提高网络可靠性的解决方案。（笔者注：全球范围内，目前的可见光通信系统，可靠性较低、安装成本较高，这些可能会影响其市场发展。）

Li-Fi可见光通信网的另一侧是终端设备。CableLabs通过市场调研发现，已经有很多的终端设备制造商将Li-Fi网络模块集成到其产品之中。Apple也在研究为下一代的iOS移动智能设备添加Li-Fi网络连接功能。其实，内置Li-Fi网络模块或将是智能手机产品的自然演进——这是因为，绝大多数智能手机都已经具备进行Li-Fi通信所需的两大部件：照相机（可作为Li-Fi的光检测器/光接收器）、闪光灯（可作为Li-Fi的光发射器）。

4、CableLabs对Li-Fi系统的研究现状及规划

CableLabs目前已经建成了一套单信道Li-Fi系统的全功能原型样机（如图1所示），实际可达到的无线数据传输速率大致为Mbit/s。该系统非常简洁且易于使用。但是，该系统确是视距传输（各设备之间要处于正对的位置）。所以，CableLabs所确定的下一个研发目标是提高无线链路的SNR（信噪比）以建设全向Li-Fi系统。

图1CableLabs研发的Li-Fi原型系统[1]

为了能尽快商用Li-Fi，CableLabs还正在深入研究相关的回程系统，其中包括下一代（家庭室内）电力线通信网络等（笔者注：这是因为，电力线几乎遍布用户家中的每个角落，从而相对于其他介质具有很大优势）。CableLabs认为，在将来，通过Li-Fi可见光通信系统（无线接入）与家庭电力线通信网络的结合部署，可以为有线电视网络用户提供“无缝”的家庭网络覆盖效果——只要有光照（肉眼可见光）之处，便有无线网络连接。

可见光通信是将LED作为通信光源的无线光通信技术，具有通信速率高，保密性能好、无电磁辐射等特点。可见光通信作为现有无线通信方式的重要补充，在航空航天、军事装备、工业互联网等领域应用前景广阔。目前我国推动该技术的产业化进程具有技术水平领先、LED产业基础好等优势，同时也存在市场定位尚不清晰、产业链缺乏合作协同、技术标准制订滞后等问题。

可见光通信技术简称Li-Fi，是利用可见光LED作为通信光源的无线通信技术。与传统的无线通信技术相比，可见光通信具有通信速率高、保密性能好、无电磁辐射等特点，能有效解决人员密集场所的通信网络拥挤、网络覆盖不全面、电磁屏蔽场所无线通信困难等问题，未来有望在航空航天、军事装备、深海探测、工业互联网、室内通信定位等领域得以推广应用。欧美国家对可见光通信技术给予了高度 　　

　　电力线通信（PLC，PowerLineCommunications）是一种已在电力系统（包括智能电网）通信、物联网和数字家庭中广泛使用的通信方式。在信息发送时，只需将拟传输的用户信息进行数字调制并耦合在低压（或者中压）电力线上，即可利用电力线作为介质进行传输。在接收端，先经过滤波器将所调制的信号滤出，再经过与发端对应的解调过程，就可恢复出原始信息，实现信息的传递。对照其他的信息传输与接入方式，PLC具有系统成本低、覆盖范围广、安装方便、即插即用等特点，做到了“有电的地方就可以有通信信号”。

　　可见光通信基础设施的照明与电力网络具有天然密切的联系，完全可基于PLC成熟的技术及应用推广经验，支持VLC-PLC网络的深度融合，即所谓的VLC-PLC深度融合技术，将照明设施通过电网与信息骨干网络连接。VLC-PLC深度融合系统能继承PLC和VLC独立系统各自的优点，相比于其他网络组合方式具有天然的优势：通过PLC技术，为基于LED灯的可见光通信提供一个现成的骨干网络（再利用调制解调器与外部的信息骨干网络相连接），使得LED灯的存在不再是“信息孤岛”，而是成为了具有一定覆盖规模的可见光通信网络，类似于计算机网络线与WiFi的连接关系。电力线网络可同时满足VLC的电力驱动和信息馈入的需求，做到“有电就有灯光，有灯光的地方就有通信信号”。

　　传统可见光通信构架中，各LED灯均采用单独的信息馈入单元，譬如使用网络线。即使采用PLC技术，也需要在灯具上使用一个PLC解调模块将所传输的信息解调到基带，再将基带数字信号调制到LED灯上进行信息的可见光传输。上行链路可以根据需要在电磁敏感地区使用可见光或者红外传输，也可以使用终端上已有的WiFi设备。在这类技术方案的体系结构中，如果要使用网线，难免面临重新布线的难题。即使采用PLC技术，也需要在狭小的灯具空间中植入PLC解调模块（包括直流电源模块），势必要对已有灯具进行大规模改造。从建设成本上考虑，复杂度较高且不太实用。另一个挑战是：若相邻灯之间发送信息不同，由于照明交叠区域的存在，势必存在自然光之外的光干扰。可见光通信对于遮挡非常敏感，用户终端的移动将不可避免地遇到身体遮挡等因素造成的通信中断，并且在移动过程中需要频繁地在各盏LED灯之间进行切换。不仅对终端设备要求很高，对网络设备、资源管理和调度的实时性等也有极高的要求。

　　本项目提出VLC-PLC深度融合的网络架构及其关键技术方案，包括VLC-PLC融合传输调制技术、融合局域网络架构及多业务融合体制，取得了具有国际先进水平的技术成果，其各项单元技术已分别开发成功并完成了演示样机。相关学术成果受邀在IEEEFaibleTensionFaibleConsommation(FTFC’)作特邀报告，相关文章已被顶级SCI期刊IEEETrans.Veh.Technol.、IEEETrans.Broadcast.、JournalofComputersInIndustry等录用，相关技术也已申请了多项发明专利。本团队首次研制成功具有完全自主知识产权的VLC-PLC超高清实时视频传输样机，电力线载波上的信息经过非再生中继直接馈入并驱动白光LED灯，在8MHz的模拟带宽（频率为2～10MHz）下传输数据率64Mbps；24MHz的模拟带宽（频率为2～26MHz）下传输数据率Mbps，该系统在实际复杂电力线环境及复杂光照环境下均可高效、鲁棒地工作，样机指标国内领先。本团队受邀在年全球可见光通信大会暨中国可见光通信产业技术创新与应用联盟大会做主题报告及唯一样机展示；相关成果参展中国（东莞）国际科技合作周，受到中国工程院院长周济、广东省省长朱小丹等相关领导高度 　　

　　社会效益：

　　依据信息网、照明网、电力网的“三网融合”研发及应用推广构架，借力于目前智慧城市与智能电网行业的高速发展，解决日益严重的无线通信频谱和无线覆盖的瓶颈问题，满足未来宽带大容量移动通信的需求，为人口密集区域的信息基础设施建设提供高速大容量的有效解决方案。 　　

　　基于扎实的可见光通信和电力线通信研究基础，充分利用照明灯与电力网的天然连接关系，重点突破VLC与PLC深度融合下的传输调制技术、局域网络架构与多业务融合关键技术。以物联网、智慧城市和智能电网领域的重点应用为切入点，推进基于VLC-PLC融合网络的技术应用推广、设备规范、标准制定和市场培育的进程，满足社会对高速、高密度无线局域网和中低速、低功耗、近距离新型应用的迫切需求，服务于智慧城市建设等社会重大需求。

　　将智能电网、物联网、智慧城市领域作为典型应用和推广领域，以点带面。随着VLC-PLC融合网络在包括高速轨道交通等典型应用领域的成熟，逐步实现VLC-PLC融合网络的市场培育和在全社会各行各业的应用推广。

　　加强与企业合作，重视成果产业转化，协助培育相关的上下游企业，力争形成完善、健康的产业链，逐步、全方位、多层次地推动社会信息化进程，将具有巨大的经济效益和显著的社会效益。

除了照明优势外，LED还具备响应时间短和高速调制等特性。白光LED高速调制所引起的光闪烁不容易被人眼察觉，可以在照明同时提供数据通信的功能。这种在~nm可见光谱段进行数据通信的技术简称为可见光通信(VLC)技术。VLC在中、短距离安全保密通信、高精度准确定位、交通运输通信和室内导航等领域具有很大潜力，尤其是可以替代射频(RF)解决“最后1m”的问题。

和无线电波相比，可见光通信有很多优势：1)信息量在以摩尔法则发展，无线电频谱很多频段已被占用，VLC利用的是高于3THz且尚属于空白频谱的可见光频谱，不受使用许可证限制；2)可见光不能穿透建筑墙，相互邻近封闭单元中VLC信号不会相互干扰，安全性高，保密性好；3)可见光收发器件设备简单，价格低廉；4)可见光波长属于亚微米级，在准确方向定位上具有明显优势；5)VLC能够替代无线电在某些电磁干扰敏感的特定场合(如飞机、医院、核电站或者石油钻探等)中的应用。

室内定位系统采用的RF、蓝牙以及超声等方式存在系统稳定性不高、响应时间长、电磁干扰大、精度和准确度较低等问题。VLC不受电磁干扰，可以通过室内固定光源实现快速准确定位和导航。未来的大商场、地下购物中心等地方可以通过基于VLC的智能行人自动支持系统的目标定位和引导，减少由于顾客找不到商品具体位置而带来的损失。类似的应用可拓展到机场、博物馆以及其他数字定位广播场合。VLC室内定位系统根据需求不同，其定位精度也不同。对于室内行人或者智障者导航类的定位，中等精度即可。但对于机器人等定位精度要求会更高。

（1）室内行人导航

帮助视觉障碍者识别位置的室内导航系统，如下图所示，LED安装在天花板上，带有地磁传感器的智能手机挂在使用者脖子上，智能手机和耳机相连。手机通过可见光通信接收LED传来的ID信息，获取光源方向及定位信息；路径优化后并将结果传送到耳机引导行人。测试结果表明在1~2m范围内测试者能够准确定位和导航，并能在-59°~66°的范围内实现方向矫正。

结合墙上标牌面板LED光源开发的VLC定位导航系统：该系统设计了滤波器以减少背景光的干扰。通过VLC，使用者手机接收标牌面板LED传来的导航信息。导航信息包括标牌面板位置信息以及视觉障碍者达到可下载的数据信息的最佳光强点。在该系统中导航信号的数据传输速率为62.5kb/s，而数据信息传输速率为1Mb/s。测试中，视觉障碍者可通过耳机接收约5m远处标牌面板上LED光传来的导航信号，当走到距离标牌面板约1m远时，由于光强度足够，所以视觉障碍者接收器能自动进行文本信息下载和存储。

（2）室内准确定位

在机器人及无人机(UVA)控制系统等很多应用中都需要精确定位。如何在保证系统复杂度不高的前提下获得高的定位精度是人们研究的热点。获取目标位置方法有很多，如测量信号到达角度(AOA)、到达时间(TOA)、到达时差(TDoA)以及接收到信号强度(RSS)等。有一种无需同步的基于RRS室内定位系统。测试结果表明在5.9cm内以95%的准确率实现精确定位。还有一种基于接收到信号强度/时分复用模式(RSS/TDM)的比特填充法的室内定位系统。比特填充法可不受各种光信号干扰实现瞬时信号强度的测量。在该系统中16个相互间距为40cm的LED灯组成正方形阵列固定在天花板上，VLC接收器安装在距离天花板cm的机器人上。测试结果表明机器人在低于3cm的误差内，成功实现了5个目标点规划路径的自主导航。

图像传感器除了可同时实现图像捕获和数据接收之外，由于外界干扰光源聚焦像素和VLC理想信号聚焦像素有所区别，所以比光电二极管作为接收器具有更好的抗干扰能力。图像传感器在VLC中进行准确定位的应用越来越受到人们重视。无线个人区域网(WPAN)的IEEE标准化组织P.15工作组已经在考虑如何将定位融入到相机通信标准中。

关于图像传感器几种应用研究。下图(a)显示屏上显示了接收端对图像及位置信息的同时获取。(b)是图像传感器在机器人上的应用。两个固定在机器人上的图像传感器通过LED发送的信息检测机器人位置。其中一个图像传感器捕获入射光方向，另外一个图像传感器连续捕获高速帧图像并解析可见光传来的数据。测试结果显示机器人能够在厘米范围内实现精确定位。(c)是利用图像捕获和可见光通信来实现50m远外水箱准确定位，定位精度达到毫米级。

智能交通系统(ITS)通过及时获取并传输有关交通状况等方面的信息来减少交通事故、交通堵塞以及燃油消耗。图像处理可用来帮助驾驶员进行交通灯识别、障碍物检测、车辆和车辆以及车辆和道路设施之间信息的捕获，是ITS的一个关键技术。高速数据图像传感器结合VLC在ITS上具有广阔应用前景。文献记录了运用LED光以及安装在汽车上的具有0frame/s帧速和pixel×pixel分辨力的摄像机进行路边装置与车辆之间的通信。实车测试验证了该系统能在车辆以30km/h的速度下，在35m范围内实现来自个LEDs阵列组成光源传输来的数据的准确接收。

目前，在VLC中运用高速图像传感器存在一些技术问题需要解决：如安装设施价格昂贵，需要复杂的实时图像处理技术，摄像机帧速率低于发光二极管的反应速度从而限制了通信速度等。文献报道了最新研发的光通信图像传感器(OCI)在无线光通信(OWC)系统中的应用。运用互补金属氧化物半导体(CMOS)图像传感技术最新开发的OCI具有两个特点：用于高速信号接收的通信像素(CPx)以及用于快速和精确LED检测的1bit标志图像输出功能。该OWC系统被誉为当前世界上第一个仅有16.6ms延迟、20Mb/s传输速率的像素传输通信系统。

大数据量如高清(HD)视频流传输、高速信息流下载及高速数据备份等信息获取成为当代生活中不可或缺的部分。可见光可以运用发散角度很小的光柱进行数据传输，而其路径传输损耗较低的特点使高速带宽

的安全数据流下载和传输成为可能。如下图所示，欧洲OMEGA工程开发了一种具有Mb/s的4个高清数据流的VLC数据传输。运用正交频分多路复用(OFDM)技术，通过16个LED光源向10m2面积范围内的光电二极管探测器上进行数据传输。

通过在VLC接收器和发送器之间增添聚焦透镜来实现5m×5m×3m室内视频和音频高质量广播传输的演示系统：和视距(LOS)链路相比，Nd-LOS链路具有网络节点可移动性好、跟踪性强等特点，但其链路损耗导致传输速率不高。针对这一问题开展研究，实现了在2m范围、Mb/s传输速率以及误码率RBE10-8的典型室内双向光无线通信系统研究(可见光LED作为下行链发送光源，IR是上行链路数据发送光源)。RGBLEDs采用波分多路复用技术(WDM)可以获得更高的数据传输速率。文献记录了第一个基于波分复用/离散多音调(WDM/DMT)调制技术的VLC系统，实现了对单个白光RGB-LED进行调制并获得Mb/s速率的数据通信。

VLC在航空中优势明显。可见光LED已经在新一代商用飞机上得到推广应用，通过可见光替代光缆或电缆进行通信能够减少体积和重量、减少电磁干扰(EMI)及降低成本等，波音商用飞机平台也在开展未来无线光网络方案研究。基于VLC通信的乘客阅读灯服务单元(PSUs)、娱乐系统以及机舱对讲机的应用：下图(a)中阅读灯照亮乘客座位区，同时阅读灯作为光通信源向乘客笔记本电脑或其他终端接收机传输数据。乘客娱乐系统是通过座位整列之间的可见光相互通信而构成了高速网状网络，实现机内娱乐(iFE)信息的传输。来自LED灯的光信号也可以用来作为低带宽的语音通信，实现机内对讲，如(b)所示。

水下通信在军事、工业以及科学领域都具有重要地位。水下通信速率需求在几兆到几十兆甚至更高范围内。无线电波中海水会受到高度衰减。声波在海洋中传输速度为1m/s，延迟时间长，带宽受限，误码率高，声波也会对海豚和鲸鱼等海洋动物产生干扰等。VLC在水下可以很好地克服衰减和电磁干扰等问题。关于操控者与水下远程运输车之间的VLC通信系统开发：该系统中发送器由70个LED光源组成，支持°视角范围的数据传输，传输速率高达20Mb/s。文献记录了水下可见光通信系统在核发电站机器检测中的具体应用。水下的远程运输车装备摄像机与20m远处站点之间进行视频和控制信号的传输。目前水下光无线通信系统面临主要挑战是由于受到水下性质尤其是浑浊度的影响而难以实现长距离通信。针对这一问题，新加坡国立大学和麻省理工学院开展了在30m的距离内实现1.2Mb/s的水下光通信系统研究和论证。

先说新闻，这个月欧盟地平线计划资助了一个「基于可视光通信的互操作和网络‘VisIoN’」的项目。

▲可见光

聊技术之前，咱们先看几个应用的痛点需求。

无人驾驶

无人驾驶是个热点，它其实有两种解决方案

机器视觉

车联网

▲机器视觉

机器视觉，就是让车假装像人一样，拥有感知，「看」前后边的车、红绿灯...，去判断什么时候拐弯，什么时候急刹车。

这个模式的劣势：

受天气影响大

依赖数据库模型，如果是个新东西，也许就能把一个木桩子看成人。也有可能把一个穿着某些衣服站着不动的人当成物件，有潜在危险

视觉距离有限，看着二百三百米可以，对面有快速违章驾驶，这些反应时间有限了。

这个模式的优势：

前期部署容易「相对于车联网来说」

▲车联网

车联网的概念，车被动行驶，地图和实际地点是依赖路两侧的标识ID，有点像ETC通信，这属于物联网的范畴，依赖下面两条，

就是每个车都有ID，包括有人驾驶无人驾驶。

全网部署识别设备

车联网的最大劣势就是部署规模极大。

优势也很明显，安全，实时，与天气无关。

目前无人驾驶是以机器视觉为主的。

室内定位

▲杭州火车东站首都机场

咱们在火车站机场，想知道三楼的B12登机口在哪里，没办法app导航，只能回到十年前那种看地图的模式。

咱们去商场，国华这种人，就是想知道一个物件在哪里，找到-付钱-走人，可是你非得找啊找啊找啊，找不着，如果能搜索一下物件名称，就知道商品和自己的精准定位，然后立体导航，多好啊。

大家伙儿，聚餐，选个8楼G号海鲜店，群里一个定位甩过去，大家都能去，周五晚上我老板过生日，俺们就是知道距离近，但是不知道在第几层，急

一个车联网、一个室内定位，需要极其庞大的通信终端，什么可以做到呢？

需求有了，再看一下另一个场景

▲白炽灯在全球逐步退出市场

白炽灯的功耗太大，全球范围内多少灯啊，用LED能降低功耗，合在一起能减少n多n多个发电站呢。

▲全球LED出货量

LED灯的部署，是必然的趋势。

灯么，就在可见光范围内。

车联网/室内定位：全球部署投资巨大，非常困难

LED是必须要部署的一个趋势。

LED照明是主要功能

附带的，充话费送的一个功能，就是可以通信

这就是二者的结合点。LED人家是有没有通信的应用也是必须要部署的。只是恰恰可以主导车联网和室内定位这个新场景强烈需求罢了。

反而业界之前讨论的Lifi，国华并不看好。Ligi，就是家里Wifi改成可见光无线通信L：Light，这玩意你端着个手机，还得举个灯照着，灯找不着的地方都不能上网，这不能击破市场需求的痛点，无线通信的需求是，有信号的优先级远远大于高速率。

▲Wifi和Lifi

所以年，可见光通信就在IEEE立项了，直到、年才有发展。而这个发展是随着物联网以及LED部署广泛同时而来。

项目负责人Ghassemlooy教授表示：“可见光通信正在彻底改变电信的概念。当今的LED光源具有极高的能源效率和持久性，预计在不久的将来，LED将成为全球光源的主要来源。LED还能用于室内GPS和感知，从而为这一新型绿色技术开辟的新的前沿领域。”

首先，LED既可以照明，也可以通信，这不是技术难题，这两个技术糅合在一起，是时间问题，不是技术问题。

那，什么场景，促进了这种技术发展，今天主要聊聊，室内定位的强需求。

咱们都有过这种经历，临近航班要起飞，大喇叭一广播要更改登机口，好家伙，费半天劲儿，看到的是这个地图▼

去火车站，是这样式儿的，找售票口取票，找检票口，我慢慢的找，外国友人更是慢慢慢慢慢慢的找▼

去医院，搀扶着我家病病歪歪的大哥，得先找到哪个楼挂号、哪个楼验血、哪个楼做心电图、哪个楼做CT....

好不容易找到楼，还得找楼层，还得找科室...

曾经，我叫滴滴，地图上我的定位和车的定位，已然重合，可是我在负一层苦苦守候着负二层的司机师傅，打了无数电话，就是找不到汇合之路

在火车站、机场、医院..咱们希望导航软件能告诉我们什么时候上楼什么时候拐弯儿....

当然，还有逛商城、超市啊，女生逛吃逛吃是人生乐趣，男生的逛就是一场悲剧，如果有个app，可以导航，直接告诉咱们奶粉在哪个货架，那多好啊。

导航，需要定位，刚才的场景，需要立体定位，而咱们常用的GPS「去年写的Y2T/」，虽然通过卫星可以定位，已经用在各种导航软件中，可是一到室内没信号，还不能知道高度

室内没有信号/无法知道高度，是GPS的硬伤，可是它的原理是不变的啊，咱找一个室内有信号知道高度的东西，来替代GPS呗。

灯，这层楼的灯，不会找到下层楼滴，这是高度的隔离

灯，在室内，无处不在

灯，LED节能化，已是国际共识

LED，可以编码，也是行业共识

如果咱们给灯编上号码，也就是ID，这就是物联网的概念，有了唯一的标识符，那么就像GPS定位一样，仨灯和手机前置摄像头就能搞定一个具体3D位置▼

有了立体定位，导航app还不是soeasy啊

高通，就是那个比甲方还甲方的乙方，它占据了60%以上的卫星导航市场，现如今开始和北美一些厂家合作基于可见光的室内定位领域。

很早的时候，可见光通信想用在Lifi，也就是替代Wifi，通信速率虽然高，可是信号不能穿透墙壁，成了它致命劣势。

很多时候，技术本身不是制约其发展的关键因素，而找到一个不可替代的应用才是最重要的。

比如，硅光子集成这个新技术，它的发展不在于如何低成本替代三五族，而是找到一个合适的应用场景，一个三五材料无法满足的场景更重要。

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长按







































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