可見光通信前景廣闊 三安光電/勤上光電加速布局

　　可見光通信是將LED作為通信光源的無線光通信技術(shù)，具有通信速率高、保密性能好、無電磁輻射等特點?？梢姽馔ㄐ抛鳛楝F(xiàn)有無線通信方式的重要補充，在航空航天、軍事裝備、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。賽迪智庫集成電路研究所認為，目前我國推動該技術(shù)產(chǎn)業(yè)化具有技術(shù)水平領(lǐng)先、LED產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)好等優(yōu)勢，同時也存在市場定位尚不清晰、產(chǎn)業(yè)鏈缺乏合作協(xié)同、技術(shù)標準制訂滯后等問題。為此，提出三點建議：以軍事等應(yīng)用領(lǐng)域為產(chǎn)業(yè)化推進的切入點，加快產(chǎn)業(yè)標準和規(guī)范的制訂，建立技術(shù)和產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺。

　　可見光通信技術(shù)簡稱Li-Fi，是利用可見光LED作為通信光源的無線通信技術(shù)。與傳統(tǒng)的無線通信技術(shù)相比，可見光通信具有通信速率高、保密性能好、無電磁輻射等特點，能有效解決人員密集場所的通信網(wǎng)絡(luò)擁擠、網(wǎng)絡(luò)覆蓋不全面、電磁屏蔽場所無線通信困難等問題，未來有望在航空航天、軍事裝備、深海探測、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、室內(nèi)通信定位等領(lǐng)域得以推廣應(yīng)用。歐美國家對可見光通信技術(shù)給予了高度關(guān)注，并于2008年發(fā)布了《OMEGA計劃》和《智能照明計劃》推動可見光通信的產(chǎn)業(yè)化。我國也應(yīng)加快推進可見光通信技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程。

　　一、我國推動可見光通信技術(shù)產(chǎn)業(yè)化進程的重要意義

　　(一)可見光通信在軍事等特定應(yīng)用領(lǐng)域可發(fā)揮重要作用

　　可見光通信具有保密性好、不受電磁干擾和保障水下通信等特點，在軍事、航天、水下等特定領(lǐng)域可發(fā)揮重要作用。相比于無線電傳播的發(fā)散性，可見光通信使用光來傳遞信息，可以限制信息的傳播范圍，提升無線通信的安全性和保密性，應(yīng)用于國家信息安全相關(guān)領(lǐng)域。可見光通信無電磁輻射，不會對精密電子設(shè)備造成電磁干擾，也不會干擾其它無線通信，可應(yīng)用于航空航天領(lǐng)域。同時，藍綠色可見光在水下通信的能量損耗小，可實現(xiàn)較高的通信信噪比，是水下無線通信的優(yōu)選方案。

　　一是可見光通信是軍事行動中安全可靠的無線通信手段。在敵方實施電子干擾時，無線電通信設(shè)備功能會受到限制，如果使用可見光通信進行軍用車船之間的無線保密通信，則可保障作戰(zhàn)指令順利傳達。如果為每個單兵配備可見光通信設(shè)備，可實現(xiàn)單兵間信息的安全共享。

　　二是藍綠光可見光通信可以為軍用潛艇和艦船提供安全可靠的水下通信手段。日本東洋電機研發(fā)的水下可見光通信裝置的通信速率達到50Mbps，美國海軍已開始探索裝備水下可見光通信系統(tǒng)?？梢姽馔ㄐ胚€可為深海探測提供高效穩(wěn)定的通信手段。

　　三是可見光通信也適用于航空航天機艙內(nèi)的通信和定位。利用航空航天器內(nèi)的LED燈，實現(xiàn)高速通信和定位。美國航空航天局(NASA)已與美國可見光通信企業(yè)LVX公司簽訂了太空行動協(xié)議，共同研發(fā)可見光通信在航空航天領(lǐng)域的新應(yīng)用，以拓展航天器內(nèi)設(shè)備間的通信手段和提供艙內(nèi)定位服務(wù)。

　　(二)可見光通信可有效彌補現(xiàn)有無線通信手段的短板

　　隨著信息需求的不斷增長，3G/4G和Wi-Fi等現(xiàn)有無線通信手段的短板日益明顯。一是人員密集場所通信網(wǎng)絡(luò)擁擠。機場和大型會議等人員密集場所容易發(fā)生通信網(wǎng)絡(luò)擁擠，難以保證通信速度與可靠性，影響上網(wǎng)體驗。二是無線通信網(wǎng)絡(luò)的覆蓋無法面面俱到。升降電梯、隧道等封閉場所常常會出現(xiàn)移動通信中斷問題，偏遠山區(qū)的移動通信質(zhì)量欠佳且網(wǎng)絡(luò)覆蓋成本很高。三是在電磁輻射敏感區(qū)域缺乏無線通信手段。無線電信號會對精密電子設(shè)備產(chǎn)生電磁干擾，可能造成嚴重的安全事故。手術(shù)室和核電站等場所的無線電通信就會受到限制。四是無線電頻譜資源稀缺。無線電頻譜的使用需要無線電管理部門進行分配和認證，各國對無線電頻譜的爭奪日益激烈。

　　高速性、廣泛性和無電磁輻射等特點，使得可見光通信技術(shù)能夠成為現(xiàn)有無線通信的重要補充?？梢姽馔ㄐ潘俾首罡吣苓_到50Gbps，是5G規(guī)劃速率的50倍。其通過LED燈接入網(wǎng)絡(luò)，將有效彌補3G/4G和Wi-Fi等無線通信手段的缺陷，提供緊急情況下的應(yīng)急通信手段，未來將成為無線通信技術(shù)的重要組成部分。

　　(三)可見光通信在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)等潛在領(lǐng)域市場前景廣闊

　　綠色安全的最后十米無線連接和極高的傳輸速率是推動可見光通信市場發(fā)展的兩大動力。可見光通信技術(shù)特別適合短距離(10米左右)高速通信和定位，可達到Gbps量級的數(shù)據(jù)傳輸速率。在移動數(shù)據(jù)業(yè)務(wù)激增、頻譜資源緊張的大背景下，可見光通信技術(shù)可以緩解其它無線通信數(shù)據(jù)流量上的壓力。相關(guān)市場研究機構(gòu)預(yù)測，在2020年之前，全球Li-Fi行業(yè)市場規(guī)模至少會增長到90億美元。我國在工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智慧城市和智慧交通等可見光通信應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展迅速，市場前景廣闊。

　　一是工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)領(lǐng)域。通過工廠廠房內(nèi)的LED照明燈實現(xiàn)工業(yè)機器設(shè)備的遠程控制和運行狀態(tài)監(jiān)測，并實現(xiàn)機器設(shè)備間的信息傳輸和互聯(lián)。未來隨著工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)以及無人工廠的高速發(fā)展，可見光通信具有可觀的市場空間。二是封閉空間的通信和定位領(lǐng)域。利用隧道、礦井和地下停車場內(nèi)的LED燈，可實現(xiàn)封閉空間的高速通信和定位，構(gòu)建安全信息系統(tǒng)，彌補GPS在室內(nèi)無法有效定位的缺陷。

　　飛利浦公司和法國家樂福超市合作開發(fā)LED室內(nèi)定位照明系統(tǒng)，提供商品信息的推送和顧客的定位服務(wù)。三是在智能網(wǎng)聯(lián)汽車領(lǐng)域?？梢允褂玫缆氛彰鳠簟⒌缆方煌ㄖ甘緹艉推嚿系能嚐魜韺崿F(xiàn)車輛間的數(shù)據(jù)傳輸、車輛鄰近道路狀況的廣播，以及交通標志的自動識別，實現(xiàn)車輛的無人駕駛。隨著汽車ADAS和無人駕駛汽車的高速發(fā)展，可見光通信在汽車和交通領(lǐng)域的應(yīng)用市場廣闊。

　　二、我國推進可見光通信產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢和問題

　　(一)國際領(lǐng)先的技術(shù)水平是可見光通信產(chǎn)業(yè)化的重要保障

　　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(fù)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。

　　國際領(lǐng)先的技術(shù)水平使得我國在全球可見光通信產(chǎn)業(yè)的影響力日益增強，在國際標準制定中發(fā)揮的作用愈發(fā)顯著，技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程可以不受發(fā)達國家和地區(qū)的技術(shù)限制。

　　(二)蒸蒸日上的LED產(chǎn)業(yè)是可見光通信產(chǎn)業(yè)化的重要支撐

　　可見光通信的產(chǎn)業(yè)化與LED產(chǎn)業(yè)密不可分。一方面，LED是可見光通信的可靠光源，也是該技術(shù)得以迅速發(fā)展的基礎(chǔ);另一方面，隨著LED市場滲透率的增加，智能照明日益成為市場主流，可見光通信擁有的廣泛的無線網(wǎng)絡(luò)接入優(yōu)勢將更加顯著。

　　我國LED產(chǎn)業(yè)發(fā)展蒸蒸日上。一是我國成為全球重要的LED生產(chǎn)國和消費國。2015年，國內(nèi)LED行業(yè)總產(chǎn)值達到3987億元，同比增長15.1%，是全球第四大LED生產(chǎn)國和第二大LED消費國。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計，2015年LED出口額達到了102億美元，同比增長11.0%。二是國內(nèi)LED企業(yè)不斷發(fā)展壯大。我國具有完整的LED產(chǎn)業(yè)鏈，三安光電、華燦光電等已成長為國內(nèi)LED芯片的龍頭企業(yè)，國產(chǎn)LED芯片在國內(nèi)的市場份額超過80%，實現(xiàn)了國產(chǎn)化替代。陽光照明、利亞德等LED應(yīng)用企業(yè)已經(jīng)積極開拓海外市場，市場反應(yīng)良好。三是可見光通信成為國內(nèi)LED企業(yè)發(fā)展的重要方向。諾貝爾獎獲得者中村修二曾預(yù)測，“可見光通信將是LED的下一個殺手級應(yīng)用?！眹鴥?nèi)的三安光電、勤上光電等LED企業(yè)對可見光通信技術(shù)也都有深入研究。LED龍頭企業(yè)進入可見光通信領(lǐng)域?qū)铀佼a(chǎn)業(yè)化進程提供了強大支撐。

　　(三)我國可見光通信產(chǎn)業(yè)化進程緩慢，市場推廣存在挑戰(zhàn)

　　我國可見光通信產(chǎn)業(yè)化存在諸多問題。重點集中在三個方面：一是市場定位尚不清晰?？梢姽馔ㄐ旁诋a(chǎn)業(yè)化推廣中被認為會取代現(xiàn)有的無線通信技術(shù)，并被取名為與Wi-Fi類似的Li-Fi。然而，目前Wi-Fi和4G均十分成熟，熱點和基站建設(shè)日益密集，用戶體驗越來越好，這就使得可見光通信在民用領(lǐng)域的應(yīng)用意愿并不強烈。二是產(chǎn)業(yè)鏈缺乏合作協(xié)同。

　　目前可見光通信產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)存在脫節(jié)問題，通信系統(tǒng)開發(fā)企業(yè)需要高調(diào)制速率的LED光源，而LED生產(chǎn)企業(yè)在產(chǎn)品規(guī)范中并沒有調(diào)制速率的檢測指標。同時，可見光通信系統(tǒng)的研發(fā)目前以原型機為主，設(shè)備體積龐大，缺少專用的ASIC或SoC芯片來提高系統(tǒng)的集成度。三是技術(shù)標準制訂滯后。我國目前尚無可見光通信相關(guān)的產(chǎn)品標準和技術(shù)標準，企業(yè)推出的產(chǎn)品在傳輸協(xié)議和接口等方面不統(tǒng)一，互聯(lián)互通存在困難，針對通信用的LED也沒有統(tǒng)一的技術(shù)標準。而國際上對可見光通信技術(shù)標準制訂的步伐卻在不斷加快。2011年，IEEE標準委員會制訂了IEEE802.15.7，并于2015年對該標準進行了完善和修訂。

　　三、幾點建議

　　(一)以軍事等應(yīng)用領(lǐng)域作為產(chǎn)業(yè)化切入點

　　組織實施在軍事裝備、載人航天、水下通信等特殊應(yīng)用領(lǐng)域的應(yīng)用示范，加大在這些領(lǐng)域的推廣力度，并在應(yīng)用中逐步提高技術(shù)水平，完善產(chǎn)品形態(tài)，培養(yǎng)產(chǎn)業(yè)生態(tài)，待產(chǎn)業(yè)成熟后再引導進入室內(nèi)網(wǎng)絡(luò)接入和定位、工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)、智能網(wǎng)聯(lián)汽車等大眾市場，使其成為4G和Wi-Fi等無線通信技術(shù)的重要補充。

　　(二)加快產(chǎn)業(yè)標準和規(guī)范的制訂步伐

　　組織成立可見光通信標準制訂委員會，加快制訂符合國情且有利于推動可見光通信產(chǎn)業(yè)化的標準體系和認證機制，針對不同應(yīng)用領(lǐng)域和產(chǎn)業(yè)鏈的不同環(huán)節(jié)，提出需要優(yōu)先制訂的技術(shù)標準。積極參與國際標準制訂，深入分析國際相關(guān)標準，加快國際先進標準向國內(nèi)標準的轉(zhuǎn)化。

　　(三)建立技術(shù)和產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺

　　建立技術(shù)和產(chǎn)業(yè)公共服務(wù)平臺，推動共性技術(shù)和解決方案的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化。在LED通信光源、信號處理專用集成電路、特殊應(yīng)用場景解決方案等方面，加強企業(yè)、科研機構(gòu)、高校和運營商之間的合作。依托公共服務(wù)平臺，聯(lián)合相關(guān)研究機構(gòu)及產(chǎn)業(yè)鏈環(huán)節(jié)的重點企業(yè)，組織行業(yè)專家和企業(yè)人士，深入分析可見光通信產(chǎn)品的技術(shù)演進和應(yīng)用趨勢，編制5-10年的技術(shù)發(fā)展路線圖和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展路線圖，以引導企業(yè)的技術(shù)路線選擇。加速科研機構(gòu)和高校的成果轉(zhuǎn)化，推動科研機構(gòu)和高校相關(guān)創(chuàng)新成果的落地實施，加速技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進程。