面向產(chǎn)業(yè)化的可見光通信關(guān)鍵技術(shù)及瓶頸

中科院半導(dǎo)體所段靖遠博士：通照一體化是最核心的問題

可見光通信系統(tǒng)的研發(fā)可兩步走：一是瞄準關(guān)鍵指標，如速率、器件和關(guān)鍵部件，實現(xiàn)技術(shù)突破；二是面向產(chǎn)業(yè)應(yīng)用，如集成化高度封裝的燈光系統(tǒng)、高精度定位系統(tǒng)。

技術(shù)方面，LED照明器件實現(xiàn)通照一體化是最核心的問題之一，也是可見光通信未來發(fā)展能否突破瓶頸的關(guān)鍵問題。目前，國國內(nèi)外的企業(yè)、研究院所對LED照明元器件方面最關(guān)心的是光效如何提升，提升到何種程度，但對其它重要參數(shù)，如調(diào)制帶寬、兼容性等研究沒有得到足夠的重視，測試結(jié)果也并不理想，存在帶熒光粉的LED調(diào)制帶寬一致性差、LED老化等為題，對于解決這些元器件的問題目前面臨較大的困難。因此，要從根本上解決這些問題就需要各方的合力與投入，從材料研究、外延生長、器件封裝、調(diào)制帶寬等方面加大研究。另外，燈光上行方面，目前有很多解決方案，如紅外、激光器，但這些都各有各的缺陷，因此如果要接入大容量、大數(shù)據(jù)量的網(wǎng)絡(luò)，上行就成為另一個困擾我們的較大的瓶頸。

產(chǎn)業(yè)應(yīng)用方面，業(yè)界提出了燈光上網(wǎng)、高精度定位等許多應(yīng)用設(shè)想，但還沒有提出相關(guān)的“殺手級”應(yīng)用，如據(jù)目前的研究結(jié)果，定位精度最高可實現(xiàn)毫米級，但什么地方，什么人需要這么高的定位精度，如何能讓用戶買單，如何進行差異化的競爭，如何調(diào)整自身的優(yōu)勢點與其它技術(shù)進行融合或取代同類技術(shù)是值得思考的問題。

北京郵電大學(xué)信息與通信工程學(xué)院田輝教授：提供真正無縫的、隨時隨地接入的通信體驗

可見光通信的組網(wǎng)、光源的鋪設(shè)、確保照明均勻、保證照明同時又能實現(xiàn)用戶的正常通信，這些都是值得我們研究的一系列關(guān)鍵技術(shù)。關(guān)鍵要解決以下問題：室內(nèi)，信道模型、室內(nèi)組網(wǎng)、上下行、組網(wǎng)切換等問題；室外，可見光通信如何與廣電網(wǎng)、通信網(wǎng)及計算機網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)三網(wǎng)融合，如何從終端、網(wǎng)絡(luò)、業(yè)務(wù)等不同層面進行融合。首先，終端層面要支持可見光通信和其它無線通信；第二，網(wǎng)絡(luò)融合涉及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的兼容性，具有良好兼容性的網(wǎng)絡(luò)只需要細小的改動就能支持與移動通信等其它網(wǎng)絡(luò)融合，這需要從信令、接口、網(wǎng)絡(luò)協(xié)議的設(shè)計上考慮；第三，業(yè)務(wù)上要從資源利用率、成本等因素考慮，可見光通信應(yīng)用將對其它網(wǎng)絡(luò)通信起互補作用。

可見光應(yīng)用領(lǐng)域需得到不斷拓展，帶來更大的應(yīng)用前景和應(yīng)用價值，才能推動與其他通信方式的融合，提供真正無縫的、隨時隨地接入的通信體驗。

暨南大學(xué)理工學(xué)院光電工程系陳長纓教授：可見光通信應(yīng)該“接地氣”

大家注意到?jīng)]有，在新一輪可見光通信的炒作熱潮中，最先涉足可見光通信的日本卻少有報道，他們干什么去了？他們在默默找尋可見光通信的市場化之路。商場如戰(zhàn)場，知己知彼方能百戰(zhàn)百勝，為此有必要搞清楚可見光通信的所長縮短：

1.可見光通信的最大特長是“可見”，能夠?qū)崿F(xiàn)“精確限域”通信——其通信范圍能夠精確限制在光束照射區(qū)域內(nèi)，如本人完成的“可見光無線寬帶接入技術(shù)及其產(chǎn)品”（廣州市2003年科技攻關(guān)項目）便體現(xiàn)了該特長：可目視對準、不易被竊聽。

2.可見光通信的另一特長是照明通信“兼用”，目的是節(jié)約資源實現(xiàn)低成本。為此要求做到1+1<2：一個可見光通信裝置的費用要低于原因兩套單用裝置的費用才有市場競爭力。

3.白光LED的短處在于通信速率暫時不高。

綜上所述，高明的做法是“揚長避短”，可見光通信應(yīng)該“接地氣”。對于大部分企業(yè)而言，目前高速可見光通信芯片、接收系統(tǒng)的成熟和普及應(yīng)用可能要等上5年至10年，因此，企業(yè)應(yīng)該從低端切入，從接地氣的地方切入，如在低端的定位、低速通信上進行產(chǎn)業(yè)化研究，把低端的問題解決好。前期先開發(fā)一些中低速、高性價比的可見光通信特色產(chǎn)品。

中山大學(xué)物理科學(xué)與工程技術(shù)學(xué)院劉立林副教授：G a N基的材料器件將是V L C的發(fā)展方向

可見光通信有兩條研究路徑：一是只考慮VLC，即通信；另一個是照明和通信兩者都要考慮。在后者的層面上，目前基于RGB LED的可見光通信系統(tǒng)在應(yīng)用上較難實現(xiàn)，更多的是采取藍光LED加熒光粉。在器件層面要做的工作是保證正常照明的情況下使帶寬進一步提高。在發(fā)射端，我們已實現(xiàn)正常工作電壓下，器件帶寬達到60 MHz，后續(xù)還有很大的提高空間。另一個方向是僅考慮VLC的性能，對于最近興起的視覺通信應(yīng)用，只考慮通信不考慮照明，帶寬可實現(xiàn)超過400MHz；在接收端，目前大多采用硅基探測器，其敏感波段是紅外光，而LED藍光基底大約在460nm，這也成為了探測端的瓶頸。在解決這一器件瓶頸問題上，目前提出了GaN(氮化鎵)基的LED，它基于石英成分，可連續(xù)可調(diào)，因此探測端可以實現(xiàn)寬頻率的響應(yīng)。為以后除了在空間、時間上，在色域上也提供了更多的通道。

另一個瓶頸是，調(diào)制電路在500Hz會出現(xiàn)光退現(xiàn)象，這將對以后的高速通信造成影響，基于GaN基的新型材料器件可以有效解決LED光源衰退的問題，今后基于GaN基的LED、GaN基的探測器、GaN基的控制器件將是VLC的發(fā)展方向。

更多嘉賓精彩觀點

中國產(chǎn)學(xué)研合作促進會副會長、全國政協(xié)教科文衛(wèi)體委員會副主任陳小婭：按照國家“十二五”規(guī)劃，建立統(tǒng)籌結(jié)合技術(shù)創(chuàng)新和發(fā)展需求的可見光通信產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，將大大推動可見光通信的規(guī)?；s化應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化發(fā)展目標的實現(xiàn)。

信息工程大學(xué)黨委常委、科研部部長朱智強：可見光通信是產(chǎn)值可達萬億元的新興產(chǎn)業(yè)，希望科研院校能夠與地方政府、行業(yè)企業(yè)等多方合作，實現(xiàn)可見光通信產(chǎn)業(yè)化，走技術(shù)與產(chǎn)業(yè)結(jié)合、科技與金融結(jié)合的道路，提升中國可見光通信產(chǎn)業(yè)國際競爭力。

美國波士頓大學(xué)教授thomaslittle：美國也積極開展可見光通信領(lǐng)域的研究。目前，已成功研發(fā)出四色多通道可見光傳輸系統(tǒng)及室內(nèi)可見光定位系統(tǒng)，且即將應(yīng)用于沃爾瑪超市。當前可見光通信技術(shù)發(fā)展上還存在諸如led產(chǎn)品傳輸速率有限、集成化微型化、攝像頭并非接收器、可見光會傷害眼睛、單應(yīng)用與雙應(yīng)用等問題需要解決。

日本慶應(yīng)大學(xué)教授haruyamashinichiro：作為最早進行可見光通信研究國家之一，目前日本在可見光通信領(lǐng)域取得了很大進展?？梢姽馔ㄐ偶夹g(shù)在日本的運用主要包括室內(nèi)定位系統(tǒng)，重點是協(xié)助視覺障礙人群的室內(nèi)導(dǎo)航、進行超市人流統(tǒng)計以及精確位置測量等，通過可見光圖像傳感器實現(xiàn)定位，精度可達到1毫米。

中科院無線光電通信重點實驗室主任、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)無線光通信與網(wǎng)絡(luò)研究中心主任徐正元：較完整的led照明產(chǎn)業(yè)鏈為可見光通信奠定了較好的發(fā)展基礎(chǔ)，并為照明產(chǎn)業(yè)帶來新的增長點，短期內(nèi)可應(yīng)用于定位與低速通信領(lǐng)域，未來市場將主要是基于位置的大容量服務(wù)方面?？梢姽馔ㄐ乓裁媾R著技術(shù)點多、涉及面廣，可參考方案少，需要形成完備的“生態(tài)系統(tǒng)”，探索可行化的商業(yè)模式還尚有一段路要走。

華中科技大學(xué)光學(xué)與電子信息學(xué)院元秀華教授：VLC要跟現(xiàn)有網(wǎng)絡(luò)（包括移動網(wǎng)，有線網(wǎng)）聯(lián)系起來，可見光應(yīng)用要以照明為主，兼顧通信。研究的關(guān)鍵點在于光電集成、光學(xué)結(jié)構(gòu)和相關(guān)器件上。

深圳光啟智能光子技術(shù)有限公司劉京京博士：低速和中速可見光通信產(chǎn)品會逐漸成熟并迅速占領(lǐng)市場，而高速可見光通信需要在技術(shù)和成本都有較大突破的情況下，才會被市場接受。尤其是在雙向通信的情況下，下行信號采用可見光通信，上行信號可采用紅外、射頻等其它技術(shù)來實現(xiàn)。

華策光通信科技有限公司副總經(jīng)理兼cto郭成則：可見光通信技術(shù)將帶來可穿戴設(shè)備、顯示屏對手機發(fā)送廣告、移動支付等方面的一系列變革。