可見光通信是一種使用波長為380nm~780nm的可見光電磁波段進行通信的新興無線通信技術。隨著虛擬現實、高清視頻等內容豐富型應用業務的爆發式增長以及高性能移動設備、智能家居設備及可穿戴設備等的快速普及,射頻無線通信正面臨日益嚴峻的“頻譜資源危機”。
可見光通信憑借其廣闊的頻譜資源、兼顧照明與通信、免受電磁干擾等顯著優勢被廣泛認為是一項具有潛力的、可與射頻無線通信技術有力互補的新興技術,在未來高速通信、定位導航等應用方面具有巨大的應用潛力。
可見光通信技術的國內外研究現狀
可見光通信理論起源于美國學者Martin R Dachs提出“兼顧照明和信息傳輸功能的可見光通信”的概念。20世紀90年代末,半導體LED成功實現商業化徹底打破了可見光通信研究發展的桎梏,為可見光通信技術的快速應用發展打開了大門。
可見光通信技術引起國際各國的高度重視,研發投入巨大。隨著可見光通信理論與技術以及半導體LED工藝的日益成熟,日本、美國、歐盟、英國、韓國等國紛紛搶占可見光通信標準化工作的制高點、打造國家可見光通信戰略性新領域。2007年,日本成立可見光通信聯盟,推出JEITA 1221標準;2008年,美國政府開啟“智慧照明”計劃,聯合30多所美國頂級高校展開可見光通信關鍵技術的研發;2013年,歐盟聯合23家產學研機構推出OMEGA標準,研究可見光通信實際應用的兼容等問題。近年來,我國也陸續展開了關鍵核心技術研發和相關標準制定,旨在推動可見光通信技術的發展。
我國在可見光通信技術領域起步較晚,但目前我國在可見光通信領域的研發實力仍不容小覷。在核心通信技術方面,我國復旦大學、中科院半導體所等均在高速可見光通信關鍵領域居于世界領先地位。在通信芯片研發方面,在2018年,我國國際智能產業博覽會展示了世界首款商用級別的超寬帶可見光通信芯片組,該芯片組可以利用目前全球百億盞LED作為熱點為室內外通信網絡提供無線服務。可見光通信技術逐步從理論研究階段走向實用化、商用化的方向。
可見光通信技術的應用前景
可見光通信擁有廣闊的頻譜資源,可以同步支持照明與通信,并且具有免受電磁干擾、無輻射污染等顯著優勢,因此其具有巨大的行業應用需求場景。可見光通信屬于產業關聯度高、帶動能力強、應用領域廣的前沿尖端技術。可見光通信產業鏈涉及范圍廣,據研究數據估計,可見光通信技術預計2020年市場規模將超千億元。
可見光通信具有廣闊的頻譜資源,所用的LED可以提供室內日常照明,具有顯著的綠色環保特性。基于可見光通信可以打造室內綠色通信網絡是可見通信未來最大的市場,是目前WiFi技術、藍牙技術等射頻無線技術重要的補充和一定范圍內的替代。使用可見光通信技術的室內精確定位系統是目前室內WiFi定位技術等的替代產品,可有效解決地下車庫、礦井等無線信號難以覆蓋區域的定位問題,預期可以形成數百億產值的市場規模。
可見光通信使用可見光、電磁波進行無線通信。由于可見光不能穿透墻壁等不透明介質,信號傳播路徑有限,可用于安全室內會議、安全移動支付等場景。
此外,可見光通信無電磁輻射干擾,可用于解決飛機機艙、醫院等電磁敏感環境下的無法通信的問題。
隨著可見光通信關鍵技術的不斷突破以及當前智慧家庭、智慧城市的快速推廣與建設,可見光通信將向大規模應用發展。