全球可見光通信技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

 

　　雖然這項新穎的技術(shù)橫空出世，一時相當引人注目，然而在發(fā)展的道路上卻頗有點“雷聲大、雨點小”的尷尬，距離實際應用推廣還有相當長的一段路要走……小編搜集了多個國家至今的發(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)水平處于國際領先地位。2010年，中國科學院半導體研究所在上海世博會展出了基于可見光通信技術(shù)的智能家居系統(tǒng)。2013年，復旦大學實現(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一個研究組刷新了可見光通信傳輸速率的世界紀錄，達到50Gbps，并通過了工業(yè)和信息化部的測試和認證。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，最新測試結(jié)果顯示，我國可見光實時通信速率已提高至50Gbps，速度全球領先。

 

　　據(jù)大河報報道，2016年1月4日，由信息工程大學牽頭承擔的國家863計劃項目以及鄭州市重大專項“可見光通信系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究與應用”取得重大突破。一舉將可見光實時通信速率提高至50Gbps，是當前公開報道的國際最高水平的5倍，相當于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試認證。

 

　　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)絡就可以提高網(wǎng)速，速度將會比現(xiàn)有系統(tǒng)快100倍。報道指，研究人員通過實驗證實，相距2．5米網(wǎng)速可達42．8Gbit／s，而在目前網(wǎng)絡速度平均只有17．6Mbit／s的荷蘭，這速度是激增得非常給力。研究人員預計，再過5年后Li－Fi就會投入使用，最開始時可能是消費設備使用，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”向無線設備發(fā)送波長不同的光線，當不同的設備爭奪網(wǎng)絡信號時，網(wǎng)絡也不會出現(xiàn)擁堵。此外，使用新系統(tǒng)時必須從光纖獲得直接光線，由于沒有活動組件，所以系統(tǒng)不需要維護，不需要電力。

 

　　據(jù)研究人員介紹，使用時將幾根光天線安裝在給定區(qū)域，每根天線配一對光柵，就可以讓光線按不同的波長和角度發(fā)射出去。當使用者拿著手機或者平板行走，設備如果離開某條直接光線，另一條就會接替。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，還可以用光網(wǎng)絡追蹤無線設備的準確位置。如果想增加更多設備，只需要讓同一根天線分配不同的波長即可。由于設備不會共享帶寬，連接的速度更快，也不會被鄰居的網(wǎng)絡干擾?，F(xiàn)有WiFi網(wǎng)絡無線電信號的頻率是2．5GHz或5GHz，新網(wǎng)絡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，最高達到200THz，帶寬也會高很多。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。

 

　　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，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，對于Li－Fi來說，是邁出了重要一步，因為這套系統(tǒng)可以將現(xiàn)有燈具轉(zhuǎn)換成為Li－Fi訪問點。在整套設備中，有一個電池支持的Li－Fi移動模塊，它可以連接到計算機顯示屏頂部，并通過Li－Fi訪問點連接到互聯(lián)網(wǎng)上。

 

　　據(jù)介紹，迄今PureLiFi已經(jīng)公布了三個版本的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）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，進一步提高到40Mbps，使得Li－Fi成為Wi－Fi技術(shù)的有效補充。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（AP）發(fā)射端對應至LED照明具有安裝容易優(yōu)勢，站點（STA）接收端具體積小、直接與NB及個人裝置等連結(jié)，達商品化應用階段。另外，還公布了與法國照明制造商Lucibel合作開發(fā)的LiFi集成照明設備。

 

　　4、英國：降低成本，或在4年內(nèi)實現(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燈泡進行數(shù)據(jù)傳輸?shù)募夹g(shù)——取得了高達10Gb／s的數(shù)據(jù)傳輸速度。該研究項目名為“超并行可見光通信工程”，是由愛丁堡大學哈拉爾德－哈斯領頭，圣安德魯斯大學、斯特拉斯克萊德大學、牛津大學和劍橋大學聯(lián)合開展的項目。據(jù)悉，Li－Fi通過調(diào)節(jié)LED光輸出的數(shù)據(jù)進行編碼。人類的眼睛無法覺察到快速的閃爍，但在桌面計算機上的接收器或移動設備可以讀取信號，甚至可以把信號返回房間天花板上的信號收發(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＿@項研究發(fā)表在光學快訊（Optics Express），哈斯和他的團隊研究表明，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。這意味著每個波長的光可以用作一個單獨的數(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，愛丁堡大學團隊的試驗用了9個激光二極管。雖然基于LED的Li－Fi可達到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，這種設備目前還非常昂貴，愛丁堡大學正在尋求大規(guī)模生產(chǎn)來降低其成本，并且可以把它應用到照明市場。

 

　　5、新加坡：進行Li－Fi測試，朝商業(yè)化再推進

　　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）批準在新加坡展開Li－Fi測試。據(jù)了解，這一舉動恰逢IMDA公布決定免除與Li－Fi測試相關(guān)的頻率費用，以便鼓勵和促進在新加坡進行的Li－Fi技術(shù)測試。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）批準在新加坡展開Li－Fi測試。這一舉動恰逢IMDA公布決定免除與Li－Fi測試相關(guān)的頻率費用，以便鼓勵和促進在新加坡進行的Li－Fi技術(shù)測試。IMDA表示，新加坡目前對該技術(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航商機。如基于室內(nèi)定位的超市優(yōu)惠券推送，商品信息及時推送，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“LiFi Capability（Li－Fi兼容）”的描述。這似乎可以看出，在新一代iPhone 7或未來下一代手機的無線傳輸標準上，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的研究人員聯(lián)手設計了一款波長可選的光偵測器，它能聚焦白光熒光粉所發(fā)射的藍光信號，從而使白光光照上網(wǎng)（Light Fidelity；Li－Fi）速度從5MHz提高到20MHz。在偵測白光在450nm和560nm的時域解析黃色光致熒光光譜（PL），研究人員發(fā)現(xiàn)藍光的衰減時間為1．4ns，較黃光發(fā)射的54．4ns更快許多。這意味著當調(diào)節(jié)白光使其得以傳輸數(shù)字信號時，藍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）光偵測器最終取得信號的最慢公分母，減緩上升和下降時間。為了聚焦于快速的藍光，研究人員設計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》期刊的論文中詳細描述在380nm的波長制造InGaN LED時，具有V型凹槽紋理的表面可提高InGaN LED主動層的峰值響應度。據(jù)透露，這項研究背后的想法是，利用這種藍光波長可選的光偵測器取代寬帶的Si光偵測器，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：全球首次實現(xiàn)Li－Fi商用

 

　　2016年1月，墨西哥采用一種叫做“ledcom”的服務，在全球首先實現(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。LED光線被調(diào)至千兆位速率用來傳輸信號。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備上的USB閃盤上的光敏傳感器探測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技術(shù)的研發(fā)利用，但是墨西哥卻是全球第一個將該技術(shù)推上市場并進行日常用途的國家。雖然傳輸速率依賴于服務提供商，但是其范圍能從200MB／s到10GB／s（相當于在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還能實現(xiàn)光強條件來執(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的科學家團隊發(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從藍色光轉(zhuǎn)換成白光）的設計，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，因為它具有更短的“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。該科學團隊介紹，鈣鈦礦材料支持高達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：走出實驗室，Li－Fi通訊更安全

　　2016年4月消息，作為新興通訊技術(shù)，Li－Fi雖然停留在實驗階段，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，近幾年來已慢慢離開實驗室，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”──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、賣場等。

 

　　Oledcomm共同創(chuàng)辦人賽巴斯蒂安·雷諾認為，與Wi－Fi等通訊技術(shù)相較，Li－Fi技術(shù)最大的優(yōu)勢是安全。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（實驗結(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)市場大有潛力，例如在醫(yī)院，醫(yī)護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、博物館，Li－Fi可以用當作室內(nèi)定位、導航的工具，以便在特定的區(qū)域傳送相應的數(shù)據(jù)，而且定位結(jié)果比Beacon更精準。

 

　　9、印度：將“Li－Fi”技術(shù)普及到飛機

　　在2016年亞洲智能硬件大賽現(xiàn)場上，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不同的產(chǎn)品，分別為LIFI傳輸器、INTERENT HUB和MESH HETWORKING。Li－Fi 可以遠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“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年的時候Velmenni獲得了種子基金，2015年3月份Velmenni已經(jīng)用該技術(shù)實現(xiàn)了10米范圍內(nèi) 1Mbps 的傳輸速度。2015年11月份，其測試所使用的Li－Fi技術(shù)能夠以最快 1GBps 的速度發(fā)送數(shù)據(jù)。Velmenni 團隊表示，世界上很多地方達不到1Mbps 每秒的速度，在進行成果轉(zhuǎn)化和商業(yè)化的時候，他們會考慮在不同的應用范圍內(nèi)它的局限性，比如飛機上由于數(shù)據(jù)傳輸?shù)奶厥庑裕赡茉谠O計解決方案這方面要進行調(diào)整，而不是光考慮到速度的問題。

 

　　Li－Fi 技術(shù)目前主要應用在室內(nèi)場景，包括酒店、機場、火車站，不過 Velmenni 也正在其他場景做一些新的實驗，比如室外場景。另外，據(jù)透露，他們的第一款產(chǎn)品專為“飛機”量身定制，計劃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，隨著航空電子設備的技術(shù)要求變得越來越嚴格，為了保護航空電子設備免受無線信號干擾，Li－Fi技術(shù)絕對是一個安裝選項。這就意味著可以在飛機機艙內(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設備的手機和電腦連接互聯(lián)網(wǎng)。利用可見光通信組建局域網(wǎng)還能節(jié)省重量，因為機載乘客娛樂系統(tǒng)無需使用電纜來連接。為此，歐洲大型飛機制造廠商空中客車公司讓Velmenni公司在自己的一架飛機機艙實體模型內(nèi)安裝和測試Li－Fi網(wǎng)絡。Velmenni公司則希望能使用乘客的閱讀燈來傳送信號。
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