全球可見光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

 

　　雖然這項(xiàng)新穎的技術(shù)橫空出世，一時(shí)相當(dāng)引人注目，然而在發(fā)展的道路上卻頗有點(diǎn)“雷聲大、雨點(diǎn)小”的尷尬，距離實(shí)際應(yīng)用推廣還有相當(dāng)長的一段路要走……小編搜集了多個(gè)國家至今的發(fā)展可見光通信的最新概況，僅供參考。

 

　　1、中國：LiFi技術(shù)制霸全球 傳輸速度突破50Gbps

 

　　我國可見光通信技術(shù)水平處于國際領(lǐng)先地位。2010年，中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所在上海世博會(huì)展出了基于可見光通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)。2013年，復(fù)旦大學(xué)實(shí)現(xiàn)了3.7Gbps的通信速率，引起各界的廣泛關(guān)注。2015年，解放軍信息工程大學(xué)一個(gè)研究組刷新了可見光通信傳輸速率的世界紀(jì)錄，達(dá)到50Gbps，并通過了工業(yè)和信息化部的測(cè)試和認(rèn)證。我國科研工作者在可見光通訊方面的研究也獲得了重大突破，最新測(cè)試結(jié)果顯示，我國可見光實(shí)時(shí)通信速率已提高至50Gbps，速度全球領(lǐng)先。

 

　　據(jù)大河報(bào)報(bào)道，2016年1月4日，由信息工程大學(xué)牽頭承擔(dān)的國家863計(jì)劃項(xiàng)目以及鄭州市重大專項(xiàng)“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用”取得重大突破。一舉將可見光實(shí)時(shí)通信速率提高至50Gbps，是當(dāng)前公開報(bào)道的國際最高水平的5倍，相當(dāng)于0．2秒即可下載完成一部高清電影。目前，相關(guān)成果已經(jīng)通過國家工業(yè)與信息化部電信傳輸研究所測(cè)試認(rèn)證。

 

　　2、荷蘭：5年后投入使用， 速度是Wi－Fi百倍

　　2017年3月消息，荷蘭愛因霍芬科技大學(xué)開發(fā)了新式Li－Fi系統(tǒng)，它用紅外光傳輸數(shù)據(jù)，最快速度可以超過40Gbit／s。據(jù)稱，用紅外光線組建無線網(wǎng)絡(luò)就可以提高網(wǎng)速，速度將會(huì)比現(xiàn)有系統(tǒng)快100倍。報(bào)道指，研究人員通過實(shí)驗(yàn)證實(shí)，相距2．5米網(wǎng)速可達(dá)42．8Gbit／s，而在目前網(wǎng)絡(luò)速度平均只有17．6Mbit／s的荷蘭，這速度是激增得非常給力。研究人員預(yù)計(jì)，再過5年后Li－Fi就會(huì)投入使用，最開始時(shí)可能是消費(fèi)設(shè)備使用，比如視頻監(jiān)視器、筆記本、平板。研究人員表示，用中央“光天線”向無線設(shè)備發(fā)送波長不同的光線，當(dāng)不同的設(shè)備爭奪網(wǎng)絡(luò)信號(hào)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)也不會(huì)出現(xiàn)擁堵。此外，使用新系統(tǒng)時(shí)必須從光纖獲得直接光線，由于沒有活動(dòng)組件，所以系統(tǒng)不需要維護(hù)，不需要電力。

 

　　據(jù)研究人員介紹，使用時(shí)將幾根光天線安裝在給定區(qū)域，每根天線配一對(duì)光柵，就可以讓光線按不同的波長和角度發(fā)射出去。當(dāng)使用者拿著手機(jī)或者平板行走，設(shè)備如果離開某條直接光線，另一條就會(huì)接替。通過調(diào)整波長可以改變光線的直射方向。另外，根據(jù)無線電信號(hào)，還可以用光網(wǎng)絡(luò)追蹤無線設(shè)備的準(zhǔn)確位置。如果想增加更多設(shè)備，只需要讓同一根天線分配不同的波長即可。由于設(shè)備不會(huì)共享帶寬，連接的速度更快，也不會(huì)被鄰居的網(wǎng)絡(luò)干擾。現(xiàn)有WiFi網(wǎng)絡(luò)無線電信號(hào)的頻率是2．5GHz或5GHz，新網(wǎng)絡(luò)使用的紅外光波長約為1500納米，或者更大，研究人員指出，光的頻率可以更高，最高達(dá)到200THz，帶寬也會(huì)高很多。不過，目前為止研究人員只用光線下載數(shù)據(jù)，上傳數(shù)據(jù)還是要使用無線電信號(hào)。

 

　　3、蘇格蘭：數(shù)據(jù)傳輸速率提升至10Mbps－40Mbps

 

　　2015年1月，蘇格蘭初創(chuàng)公司PureLiFi宣布獲得了150萬英鎊投資，而該公司估值為1400萬英鎊。PureLiFi希望通過全世界的燈泡，建立互聯(lián)網(wǎng)連接。這家初創(chuàng)公司之前的投資方包括愛丁堡大學(xué)，蘇格蘭政府，以及若干私人投資者，由Harald Haas教授創(chuàng)立的PureLiFi，前名叫PureVLC，它成立于2012年，從英國愛丁堡大學(xué)剝離出來的“衍生公司”。2014年末，PureLiFi為其行業(yè)合作伙伴開發(fā)了Li－Flame產(chǎn)品，對(duì)于Li－Fi來說，是邁出了重要一步，因?yàn)檫@套系統(tǒng)可以將現(xiàn)有燈具轉(zhuǎn)換成為Li－Fi訪問點(diǎn)。在整套設(shè)備中，有一個(gè)電池支持的Li－Fi移動(dòng)模塊，它可以連接到計(jì)算機(jī)顯示屏頂部，并通過Li－Fi訪問點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)上。

 

　　據(jù)介紹，迄今PureLiFi已經(jīng)公布了三個(gè)版本的Li－Fi系統(tǒng)，在2014年推出了第一代技術(shù)Li－ist，2015年推出了第二代Li－Flame，2016年推出了第三代LiFi－X。LiFi－X APs（接入點(diǎn)）支持PoE（以太網(wǎng)供電）、PLC（電力線通信）以及LED照明產(chǎn)品。到2016年12月，PureLiFi已經(jīng)將數(shù)據(jù)傳輸速率從原來的5Mbps提高到10Mbps，進(jìn)一步提高到40Mbps，使得Li－Fi成為Wi－Fi技術(shù)的有效補(bǔ)充。經(jīng)三代技術(shù)發(fā)展后，PureLiFi已確立其技術(shù)方向，以最新的LiFi－X產(chǎn)品為例，包含全雙工（Full－Duplex）的收發(fā)傳輸模式、可支持PoE、PLC等；其中，接入點(diǎn)（AP）發(fā)射端對(duì)應(yīng)至LED照明具有安裝容易優(yōu)勢(shì)，站點(diǎn)（STA）接收端具體積小、直接與NB及個(gè)人裝置等連結(jié)，達(dá)商品化應(yīng)用階段。另外，還公布了與法國照明制造商Lucibel合作開發(fā)的LiFi集成照明設(shè)備。

 

　　4、英國：降低成本，或在4年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化

　　2013年，英國研究者稱，他們已通過Li－Fi技術(shù)——通過LED燈泡進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)——取得了高達(dá)10Gb／s的數(shù)據(jù)傳輸速度。該研究項(xiàng)目名為“超并行可見光通信工程”，是由愛丁堡大學(xué)哈拉爾德－哈斯領(lǐng)頭，圣安德魯斯大學(xué)、斯特拉斯克萊德大學(xué)、牛津大學(xué)和劍橋大學(xué)聯(lián)合開展的項(xiàng)目。據(jù)悉，Li－Fi通過調(diào)節(jié)LED光輸出的數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。人類的眼睛無法覺察到快速的閃爍，但在桌面計(jì)算機(jī)上的接收器或移動(dòng)設(shè)備可以讀取信號(hào)，甚至可以把信號(hào)返回房間天花板上的信號(hào)收發(fā)器，提供雙向通信。但許多發(fā)光二極管用熒光粉涂層把藍(lán)色光轉(zhuǎn)化成白色光，這也限制了數(shù)據(jù)傳輸?shù)乃俾省＿@項(xiàng)研究發(fā)表在光學(xué)快訊（Optics Express），哈斯和他的團(tuán)隊(duì)研究表明，用激光二極管替換現(xiàn)有的LED燈可以大大改善現(xiàn)在的情形。

 

　　激光器的高能量與光效率，傳輸數(shù)據(jù)的速率可以比LED快10 倍。不使用熒光粉，激光照明可以混合不同波長的光產(chǎn)生白色光。這意味著每個(gè)波長的光可以用作一個(gè)單獨(dú)的數(shù)據(jù)通道，同樣的光波可以雙向傳輸，可以大大提高光傳輸數(shù)據(jù)的速率，愛丁堡大學(xué)團(tuán)隊(duì)的試驗(yàn)用了9個(gè)激光二極管。雖然基于LED的Li－Fi可達(dá)到10 Gb／s 的數(shù)據(jù)傳輸速率，可以改善Wi－fi7 Gb／s的數(shù)據(jù)傳輸速率上限，但是激光傳輸數(shù)據(jù)的速率可以很容易超出100 Gb／s。目前，這種設(shè)備目前還非常昂貴，愛丁堡大學(xué)正在尋求大規(guī)模生產(chǎn)來降低其成本，并且可以把它應(yīng)用到照明市場(chǎng)。

 

　　5、新加坡：進(jìn)行Li－Fi測(cè)試，朝商業(yè)化再推進(jìn)

　　2016年12月，成立于2012年的可見光無線通信（Li－Fi）技術(shù)研發(fā)公司PureLiFi，已被新加坡媒體資訊通信發(fā)展管理局（IMDA）批準(zhǔn)在新加坡展開Li－Fi測(cè)試。據(jù)了解，這一舉動(dòng)恰逢IMDA公布決定免除與Li－Fi測(cè)試相關(guān)的頻率費(fèi)用，以便鼓勵(lì)和促進(jìn)在新加坡進(jìn)行的Li－Fi技術(shù)測(cè)試。值得一提的是，PureLiFi近日已被新加坡媒體資訊通信發(fā)展管理局（IMDA）批準(zhǔn)在新加坡展開Li－Fi測(cè)試。這一舉動(dòng)恰逢IMDA公布決定免除與Li－Fi測(cè)試相關(guān)的頻率費(fèi)用，以便鼓勵(lì)和促進(jìn)在新加坡進(jìn)行的Li－Fi技術(shù)測(cè)試。IMDA表示，新加坡目前對(duì)該技術(shù)的興趣越來越大。新加坡淡馬錫在今年7月投資了愛丁堡的pureLiFi；而包括StartHub在內(nèi)的眾多公司正在與PureLiFi合作，探索如何將該技術(shù)引入城市國家。IMDA指出，除了家庭和企業(yè)網(wǎng)絡(luò)的潛力，Li－Fi還為企業(yè)開辟了重要的基于位置的廣告和導(dǎo)航商機(jī)。如基于室內(nèi)定位的超市優(yōu)惠券推送，商品信息及時(shí)推送，地下車庫尋車、找車位等。此前有用戶發(fā)現(xiàn)蘋果從iOS 9．1開始在系統(tǒng)緩存文件中加入了對(duì)“LiFi Capability（Li－Fi兼容）”的描述。這似乎可以看出，在新一代iPhone 7或未來下一代手機(jī)的無線傳輸標(biāo)準(zhǔn)上，蘋果將兼容Li－Fi。

 

　　2017年4月消息，新加坡科技研究局和新加坡國立大學(xué)的研究人員聯(lián)手設(shè)計(jì)了一款波長可選的光偵測(cè)器，它能聚焦白光熒光粉所發(fā)射的藍(lán)光信號(hào)，從而使白光光照上網(wǎng)（Light Fidelity；Li－Fi）速度從5MHz提高到20MHz。在偵測(cè)白光在450nm和560nm的時(shí)域解析黃色光致熒光光譜（PL），研究人員發(fā)現(xiàn)藍(lán)光的衰減時(shí)間為1．4ns，較黃光發(fā)射的54．4ns更快許多。這意味著當(dāng)調(diào)節(jié)白光使其得以傳輸數(shù)字信號(hào)時(shí)，藍(lán)光能以較黃光更快的速度有效地開啟和關(guān)閉，而寬帶的硅（Si）光偵測(cè)器最終取得信號(hào)的最慢公分母，減緩上升和下降時(shí)間。為了聚焦于快速的藍(lán)光，研究人員設(shè)計(jì)了一款窄頻的綠光氮化銦鎵（InGaN） LED作為接收器。研究人員在發(fā)表于《ACS Photonics》期刊的論文中詳細(xì)描述在380nm的波長制造InGaN LED時(shí)，具有V型凹槽紋理的表面可提高InGaN LED主動(dòng)層的峰值響應(yīng)度。據(jù)透露，這項(xiàng)研究背后的想法是，利用這種藍(lán)光波長可選的光偵測(cè)器取代寬帶的Si光偵測(cè)器，將足以使白光Li－Fi通信速度提高4倍，而無需更換任何安裝的白光LED燈泡和燈具。

 

　　6、墨西哥：全球首次實(shí)現(xiàn)Li－Fi商用

 

　　2016年1月，墨西哥采用一種叫做“ledcom”的服務(wù)，在全球首先實(shí)現(xiàn)Li－Fi（光保真）連接技術(shù)的商業(yè)化。此次商用借助了語音、視頻以及互聯(lián)網(wǎng)每秒傳輸速度高達(dá)15M的被稱作LedCom的技術(shù)。LedCom技術(shù)是Sisoft公司所研發(fā)出來。室內(nèi)Li－Fi系統(tǒng)能通過室內(nèi)多個(gè)LED燈產(chǎn)生的可見LED光無線傳輸數(shù)據(jù)，取代傳統(tǒng)的調(diào)制解調(diào)器和Wi－Fi信號(hào)。LED光線被調(diào)至千兆位速率用來傳輸信號(hào)。如果光線足夠亮，那么該光線在被插入到筆記本電腦或其他設(shè)備上的USB閃盤上的光敏傳感器探測(cè)到之前就能被漫反射回去。

 

　　Sisoft公司執(zhí)行總裁表示，包括俄羅斯、美國、以色列和中國在內(nèi)的許多國家都在致力于此項(xiàng)技術(shù)的研發(fā)利用，但是墨西哥卻是全球第一個(gè)將該技術(shù)推上市場(chǎng)并進(jìn)行日常用途的國家。雖然傳輸速率依賴于服務(wù)提供商，但是其范圍能從200MB／s到10GB／s（相當(dāng)于在30秒下載一部高清電影）。該企業(yè)表示，他們希望燈具既美觀同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)光強(qiáng)條件來執(zhí)行優(yōu)化數(shù)據(jù)傳送，并因此生產(chǎn)了一款臺(tái)燈，該燈具就結(jié)合了上述技術(shù)且在內(nèi)部嵌入了接收器。

 

　　7、沙特阿拉伯：新型混合熒光粉讓Li－Fi提速40倍

　　2016年8月消息，沙特阿拉伯阿卜杜拉國王科技大學(xué)的科學(xué)家團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，一種由紅色熒光粉和鈣鈦礦納米晶體組合制造的色彩轉(zhuǎn)換器可支持的見光通信（VLC）調(diào)制速率接近500 MHz。 根據(jù)研究人員得出的結(jié)論，如果制造商改變熒光粉（使得LED從藍(lán)色光轉(zhuǎn)換成白光）的設(shè)計(jì)，那么基于LED的數(shù)據(jù)傳輸速度可以比現(xiàn)在快40倍。據(jù)介紹，VLC 在LED光波中采用非可見光調(diào)制，并經(jīng)由光波傳輸數(shù)據(jù)。這項(xiàng)支撐Li－Fi的技術(shù)，以光的方式取代基于無線電的Wi－Fi技術(shù)，實(shí)現(xiàn)無線互聯(lián)網(wǎng)傳輸。它也是基于室內(nèi)照明的幾種定位系統(tǒng)技術(shù)之一，能夠幫助工廠、商店，工作場(chǎng)所和其他環(huán)境中的人、產(chǎn)品和資產(chǎn)追蹤。

 

　　據(jù)稱，這種紅色熒光粉和鈣鈦礦材料的調(diào)節(jié)速度比傳統(tǒng)的釔鋁石榴石（YAG）熒光粉更快，因?yàn)樗哂懈痰?ldquo;激發(fā)態(tài)的壽命”。鈣鈦礦是具有潛力的礦物，能夠改善在一系列的產(chǎn)品的性能，包括LED、太陽能電池、和光電探測(cè)器。傳統(tǒng)的照明熒光粉，通常與有限的調(diào)制帶寬的LED集成，因此不能提供足夠的帶寬去釋放VLC的潛力。該科學(xué)團(tuán)隊(duì)介紹，鈣鈦礦材料支持高達(dá)2 Gb ／秒的數(shù)據(jù)傳輸速率，但該文件沒有說明這一速度是否也比使用了現(xiàn)有熒光粉的VLC快40倍。但根據(jù)Phys．org，2G每秒的速度明顯是比“只有幾十兆每秒”的Wi－Fi要快。

 

　　8、法國：走出實(shí)驗(yàn)室，Li－Fi通訊更安全

　　2016年4月消息，作為新興通訊技術(shù)，Li－Fi雖然停留在實(shí)驗(yàn)階段，不過它的潛力備受矚目，許多新創(chuàng)及大公司都正努力讓它走向商用化。法國新創(chuàng)Oledcomm就是致力于讓Li－Fi技術(shù)商用化的推手之一。據(jù)介紹，Li－Fi技術(shù)具有高帶寬、節(jié)能、安全等優(yōu)勢(shì)，近幾年來已慢慢離開實(shí)驗(yàn)室，走向商用化階段。法國新創(chuàng)Oledcomm希望所開發(fā)出的Li－Fi解決方案，能成為智慧城市及建筑不可或缺的一環(huán)。其制造的Li－Fi傳輸芯片同時(shí)包含發(fā)射端與接收端；除了靠賣芯片賺錢外，他們也提供客戶“服務(wù)”──協(xié)助建置及管理Li－Fi傳輸?shù)暮蠖藬?shù)據(jù)管理系統(tǒng)。目前，Oledcomm已經(jīng)擁有不少合作伙伴，包含醫(yī)院、超市、賣場(chǎng)等。

 

　　Oledcomm共同創(chuàng)辦人賽巴斯蒂安·雷諾認(rèn)為，與Wi－Fi等通訊技術(shù)相較，Li－Fi技術(shù)最大的優(yōu)勢(shì)是安全。他解釋，由于Li－Fi是透過LED燈泡傳輸數(shù)據(jù)，在燈光可照射的小范圍才有效，不會(huì)穿透墻壁、建筑或任何物體，因此具備高度可靠的安全性。再加上，Li－Fi高速（實(shí)驗(yàn)結(jié)果比Wi－Fi快100倍）且一次只能傳輸單筆數(shù)據(jù)的特性，種種因素，讓它在部分特殊的企業(yè)市場(chǎng)大有潛力，例如在醫(yī)院，醫(yī)護(hù)人員只要到病床附近的燈泡下，立刻就能接收到關(guān)于某病患的數(shù)據(jù)；又或是在車站、賣場(chǎng)、博物館，Li－Fi可以用當(dāng)作室內(nèi)定位、導(dǎo)航的工具，以便在特定的區(qū)域傳送相應(yīng)的數(shù)據(jù)，而且定位結(jié)果比Beacon更精準(zhǔn)。

 

　　9、印度：將“Li－Fi”技術(shù)普及到飛機(jī)

　　在2016年亞洲智能硬件大賽現(xiàn)場(chǎng)上，來自印度新德里的 Velmenni公司的創(chuàng)始人介紹了該公司目前有三個(gè)不同的產(chǎn)品，分別為LIFI傳輸器、INTERENT HUB和MESH HETWORKING。Li－Fi 可以遠(yuǎn)程傳輸非常大的一些數(shù)據(jù)，INTERENT HUB就是說在自己的家里面可以建立一個(gè)“互聯(lián)網(wǎng)中心”，在商店里面也可以建立Li－Fi的傳輸中心。據(jù)了解，2014年的時(shí)候Velmenni獲得了種子基金，2015年3月份Velmenni已經(jīng)用該技術(shù)實(shí)現(xiàn)了10米范圍內(nèi) 1Mbps 的傳輸速度。2015年11月份，其測(cè)試所使用的Li－Fi技術(shù)能夠以最快 1GBps 的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。Velmenni 團(tuán)隊(duì)表示，世界上很多地方達(dá)不到1Mbps 每秒的速度，在進(jìn)行成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)化的時(shí)候，他們會(huì)考慮在不同的應(yīng)用范圍內(nèi)它的局限性，比如飛機(jī)上由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶厥庑裕赡茉谠O(shè)計(jì)解決方案這方面要進(jìn)行調(diào)整，而不是光考慮到速度的問題。

 

　　Li－Fi 技術(shù)目前主要應(yīng)用在室內(nèi)場(chǎng)景，包括酒店、機(jī)場(chǎng)、火車站，不過 Velmenni 也正在其他場(chǎng)景做一些新的實(shí)驗(yàn)，比如室外場(chǎng)景。另外，據(jù)透露，他們的第一款產(chǎn)品專為“飛機(jī)”量身定制，計(jì)劃2017年第一季度推出。據(jù)悉。航空業(yè)極有可能是從Li－Fi技術(shù)獲益的主要行業(yè)。近年來，隨著航空電子設(shè)備的技術(shù)要求變得越來越嚴(yán)格，為了保護(hù)航空電子設(shè)備免受無線信號(hào)干擾，Li－Fi技術(shù)絕對(duì)是一個(gè)安裝選項(xiàng)。這就意味著可以在飛機(jī)機(jī)艙內(nèi)組建Li－Fi局域網(wǎng)，為乘客提供娛樂節(jié)目，并讓配置了Li－Fi設(shè)備的手機(jī)和電腦連接互聯(lián)網(wǎng)。利用可見光通信組建局域網(wǎng)還能節(jié)省重量，因?yàn)闄C(jī)載乘客娛樂系統(tǒng)無需使用電纜來連接。為此，歐洲大型飛機(jī)制造廠商空中客車公司讓Velmenni公司在自己的一架飛機(jī)機(jī)艙實(shí)體模型內(nèi)安裝和測(cè)試Li－Fi網(wǎng)絡(luò)。Velmenni公司則希望能使用乘客的閱讀燈來傳送信號(hào)。
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