颠覆传统应用，光通信技术撬动LED产业升级

2014-06-13 10:43:57 作者：CN_SZLED_2012HJ 来源： 浏览次数：0

——专访复旦大学信息学院通信系迟楠教授

　　在半导体照明产业发展的历程中，新兴技术的兴起不仅是LED技术提升的产物，更是推动社会进步改变人类生活方式的重大创新。由LED技术提升带来的改变和创新正在影响着人类固有的生活方式。
　　进入LED时代，照明已不仅仅是灯具的唯一功能，LED新型载体的出现不仅为人类带来了绿色的节能体验，由LED衍生出来的“光通信”技术更是以前所未有的方式冲击着现代化的生活方式。2014年4月25日，“2014 LED新技术论坛”在深圳隆重开幕，借此机会，《广东LED》记者采访了复旦大学信息学院通信系迟楠教授，为广大读者破解LED灯光上网的“莫尔斯密码”。
　　灯光上网带来颠覆体验
　　当前，在社会资源紧缺的背景下，无论是无线还是有线传输，电磁波谱资源已非常拥挤，若要继续发展，很可能把频谱资源都用光。但是随处可见的LED光资源作为通信资源却仍处于利用的基础层面。
　　那么，光通信的原理是什么？为什么只有LED灯才能实现灯光上网？它的速度又能达到多少？
　　据迟楠教授介绍，光和无线电波一样，都属于电磁波的一种，传播网络信号的基本原理是一致的。研究中，给普通的LED灯泡装上微芯片，可以控制它每秒数百万次闪烁，亮了表示1，灭了代表0。由于频率太快，人眼根本觉察不到，光敏传感器却可以接收到这些变化。就这样，二进制的数据就被快速编码成灯光信号并进行了有效的传输。灯光下的电脑，通过一套特制的接收装置，读懂灯光里的“莫尔斯密码”。据悉，现在复旦大学利用LED的可见光通信技术实时通信是450兆，离线速率更是能达到3.75Gb/s。
　　据了解，与现有WIFI相比，LED可见光通讯拥有多项优势：首先，光通信拥有更大的带宽和更高的速度，光其速度是无线WIFI的10000倍，4G速度的100倍，下载一部1G的电影只需0.1秒便可完成；其次，WIFI依赖看不见的无线电波传输，设备功率越来越大，局部电磁辐射势必增强，而光通信则没有任何电磁波，不存在安全的隐患；再次，光通信还拥有安全性能高等特点，对于信息保密具有极强的优势；最后，光通信可广泛用于导航定位、安全通信与支付、智能交通管控、超市导购、隐式广告等多种新兴领域，应用范围十分广泛。
　　迟楠教授认为，LED可见光通信最大的意义还在于改变了人类传统的生活方式。“未来，只要有光的地方就可以实现高速上网。”迟楠教授表示，可见光通信技术不仅为人类生活提供了一种全新的无线通信方式，而且通过信息技术对光环境的改变，未来在智慧家居、智慧城市等方面的建设也将发挥重要的作用。“在可见光通信的技术下，灯已经不仅仅代表着照明，而是实现了与人类的交流，简而言之‘灯会说话了’！”
　　与WIFI相互补充
　　目前，在LED芯片和基于多输入多输出模型（Multi-input Multi-output ，MIMO）的可见光通信系统方面，我国与国际前沿仍存在一定差距。“当前，我们的系统中采用的都是市场上常见的照明用LED芯片，通信的性能受到一定的制约。在材料生长、器件工艺和新结构封装芯片等方面的研究也比较缺乏。”迟楠教授指出：“另外，国外已有基于MIMO和探测器阵列的可见光通信实验，基于集成收发芯片的MIMO可见光通信系统是国内相对薄弱的环节。”接下来， 迟楠教授的团队将花更多的精力解决距离功率，覆盖范围等问题，并致力于专用的材料研制等方面的工作。
　　“可见光通信也有劣势，包括遮挡性，不能绕射，无法穿墙而过，上行传输也需要一个LED灯等，所以不能代替WIFI技术。”迟楠认为，可见光通信技术本身也有其局限性，因此更多的是作为一种对现有的无线通信方式的补充，能够在一些特定的场所发挥比WIFI更好的作用和效率。
　　据悉，大多数可见光通信应用并不是要取代其它无线技术，如蓝牙、WIFI、WiMax和LTE，其应用目标是当前的射频无线通信无法实施的场合，比如医院和飞机等应用——这种场合下射频可能干扰生命攸关的设备中的信号；机器人--它们可以使用头灯中的虚拟路标进行导航进而实现信息传送；标牌--当手机相机指向它时可以提供额外的信息。
　　迟楠提醒我们：“可见光通信尚未解决的问题还很多，需要谨慎乐观，既要认识到Li-Fi的优点，也要充分认识到可见光通信技术的不足之处。”光通信并不是WIFI的竞争对手，而是一种相互补充，有助于释放频谱空间。可见光通信技术的未来，能否产生杀手锏式的应用，还依赖人们无限的想象力：汽车间依靠LED车灯来“对话”，飞机客舱里乘客利用头顶的LED阅读灯来上网……
　　“目前，从灯光通讯控制到芯片设计制造等一系列关键技术产品，都是研究人员‘动手做’，目前还没有商用的芯片组，要真正像WIFI那样走进千家万户，需要通过一系列的产业化发展，还有很长的路要走。”迟楠教授表示。
　　紧抓契机，推动产业化发展
　　可见光通信技术的局限性也决定了其真正走向产业化还有一段很长的距离。据迟楠教授介绍，光通信技术在美国和日本主要集中在定位的应用上，欧洲则专注于元器件的研究和改善，而在国内，可见光通信技术仍然处于初级研究阶段，在原材料、封装、模组等层面都没有专门针对光通信的研发和生产，缺乏一条完整的产业链。迟楠教授认为，在LED照明迅速渗透的2014年，将会成为LED可见光通信技术的一个重要契机。
　　“光通信技术将引发一场关于传统产业变革和商业模式创新的革命。”迟楠教授表示，目前可见光通信技术已经迈出了产业化路程的第一步。2013年10月，哈斯教授创立的PureLiFi（原名为PureVLC）公司向美国一家医疗机构售出第一套LiFi设备，价值5000欧元（人民币约4.1万元）。这场交易标志着LiFi的实用商业价值正式被认可。4月17日，中国可见光通信技术产业化启动仪式暨河南中平川仪公司LED项目投产仪式的顺利举行，也拉开了可见光通信技术在我国走向市场应用的帷幕。
　　事实上，我国在推动光通信产业化方面已做了大量努力和工作。2013年9月，珠海华策集团斥巨资20亿元研究LED白光通信；2013年12月，重庆成为可见光技术推广应用试点城市；同月，江宁开发区中国无线谷的移动通信国家重点实验室专家表示，可见光通信技术应用设备明年有望在江宁开发区产业化。厂商的大手笔投资、政府的大力扶持都昭示着可见光通信前景可期。
　　在迟楠教授看来，光通信技术在某些特殊领域如医院、矿井、飞机等场所将会得到率先应用，但实现产业化还需要解决几大问题：一是需要找准市场定位，充分发挥可见光通信技术的不可替代性，这就要求企业对市场有一定程度的了解和把握；二是通过相关材料和技术的研发，降低可见光通信设备的成本和体积，让该项技术更好地发挥其作用；三则是企业也需要对可见光通信技术有一定程度的了解和研究，以便于产、学、研的合作和沟通。
　　在倡导绿色照明社会的当下，LED风起云涌的时代已然来到，随着通信功能的加入，LED照明将焕发出新的商机和活力。技术的创新不仅改变了灯光，更改变了人类的传统生活方式。未来，有LED灯光就能上网，这种人们难以想象的生活，正伴随着可见光通信技术的提升向人类缓缓走来。