光通信玩轉(zhuǎn)“新材料+互聯(lián)網(wǎng)”

劉超

有這樣一種光，人們既可以用它照明，又能用它通信，而且信號不會隨著距離和障礙物的增加而減弱。具備了照明和通信功能的光源真的存在，這就是光與互聯(lián)網(wǎng)的完美結(jié)合——可見光通信。

所謂“可見光通信”是指利用可見光波段的光作為信息載體，不使用光纖等有線信道的傳輸介質(zhì)，而在空氣中直接傳輸光信號的通信方式。

而作為基于可見光通信技術(shù)應(yīng)用之一的室內(nèi)定位，是目前可見光通信技術(shù)最具商業(yè)化基礎(chǔ)的領(lǐng)域。LED可見光定位是將需要傳輸?shù)男畔⒕幾g成一段調(diào)制信號，用脈寬調(diào)制的方法附加到LED燈具的驅(qū)動電流上，利用室內(nèi)無處不在的光源作為發(fā)射載體，以不增加任何硬件的智能手機(jī)接收并解碼，解析出燈具發(fā)送的ID信息。

LED的火爆根本停不下來

最近，在全美擁有近2 000家連鎖商店的美國零售業(yè)巨頭Target公司在少數(shù)商店中推出了自己的店內(nèi)移動定位導(dǎo)航系統(tǒng)，這套系統(tǒng)可以讓消費(fèi)者通過二維碼和店內(nèi)的燈光完成對所有商品的信息搜索，這一最吸引眼球的信息載體就是LED可見光通信。

進(jìn)入到Target店內(nèi)，商店會首先通過LED燈中的光通信導(dǎo)航系統(tǒng)向顧客發(fā)送充滿溫馨的免費(fèi)咖啡贈送信息，顧客可以一邊品嘗咖啡，一邊開始自己的“Target之旅”。當(dāng)顧客走在商店的過道上時，只要拿起手機(jī)打開Target的導(dǎo)航界面，手機(jī)里就會收到鋪天蓋地的商品促銷信息，如果顧客輸入自己想要買到的商品種類和品牌，相關(guān)信息就會自動分類發(fā)送到手機(jī)，顧客不用走冤枉路就能找到商品所在的區(qū)域和貨架位置，而且系統(tǒng)會對不同品牌的同類商品信息進(jìn)行比較。當(dāng)顧客輕松、高效的結(jié)束購物過程之后，系統(tǒng)的應(yīng)用程序還會幫助顧客到收銀臺進(jìn)行付款。多么愜意的“Target之旅”！

相比于美國，國內(nèi)消費(fèi)者想要體驗如此美妙的“Target之旅”也并非難事。據(jù)了解，江蘇省常州市路橋小商品批發(fā)城成為國內(nèi)首個可見光室內(nèi)定位的“嘗鮮者”，而提供此項技術(shù)的企業(yè)則是華策光通信科技有限公司（簡稱“華策光通信”）。

華策光通信是在半導(dǎo)體照明聯(lián)合創(chuàng)新國家重點(diǎn)實(shí)驗室研發(fā)成果基礎(chǔ)上于2013年組建的一家高科技互聯(lián)網(wǎng)企業(yè)。公司將LED可見光通信技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用于室內(nèi)定位，利用室內(nèi)無處不在的光源作為發(fā)射載體，通過智能終端來接收并解碼，定位精度達(dá)到1m以內(nèi)，解決了室內(nèi)精準(zhǔn)定位這一世界性的難題。

可見光定位技術(shù)是照明領(lǐng)域的一項重大發(fā)明成果，它讓LED照明由單一的終端商品演變?yōu)橐粋€產(chǎn)業(yè)鏈的鏈條，將帶動室內(nèi)位置相關(guān)室內(nèi)地圖、精準(zhǔn)信息服務(wù)、新的社交形式構(gòu)建、真實(shí)場景的游戲娛樂、室內(nèi)行為軌跡的大數(shù)據(jù)等領(lǐng)域的發(fā)展，可為實(shí)體商超業(yè)，大型室內(nèi)公共空間，專業(yè)領(lǐng)域等提供一系列的配套解決方案。

另外，可見光定位因其低成本、配置簡、信息穩(wěn)定安全、不受環(huán)境影響和保密性強(qiáng)等特點(diǎn)在智慧商城、停車場、酒店、展覽館、醫(yī)院、博物館、圖書館、核電站、礦井、軍隊、監(jiān)獄等行業(yè)和場合均能得到廣泛應(yīng)用。如果追根溯源，LED可見光通信技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，要得益于氮化鎵、碳化硅等第3代半導(dǎo)體材料的突破。

曾幾何時，當(dāng)LED面世之處曾經(jīng)不被看好，甚至有許多科學(xué)家對其將要替代現(xiàn)有的白熾燈這一趨勢進(jìn)行過懷疑，可見光通信更是想都沒想過。然而，從LED被認(rèn)可到可見光通信的應(yīng)用，不過短短幾年時間，恰恰在這幾年時間里，LED應(yīng)用的火爆趨勢卻勢不可擋，引用一句廣告語：根本停不下來。

究其原因，一方面，LED白光照明隨著藍(lán)光LED的出現(xiàn)成為可能，使人類的照明方式不僅局限于白熾燈、熒光燈等傳統(tǒng)光源；另一方面，LED照明因其超長的使用壽命、低功耗和高通光率遠(yuǎn)遠(yuǎn)強(qiáng)過其他現(xiàn)有的照明方式，符合節(jié)能環(huán)保的可持續(xù)發(fā)展趨勢；最后，LED的應(yīng)用范圍正在不斷延伸和擴(kuò)大，可穿戴設(shè)備的興起將其推向了引發(fā)智能生活方式、智能家居、智能城市革命的浪尖。

新材料玩轉(zhuǎn)“互聯(lián)網(wǎng)+”

華策光通信CEO付強(qiáng)在接受本刊專訪時介紹，很多產(chǎn)業(yè)包括互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)跟新材料的發(fā)展密不可分，如果沒有新材料的產(chǎn)生，互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也會受到限制。從互聯(lián)網(wǎng)方面來說，基于通信的元器件也是靠半導(dǎo)體材料的不斷升級才可以實(shí)現(xiàn)，材料是支撐互聯(lián)網(wǎng)和通信發(fā)展的基礎(chǔ)?，F(xiàn)在人們的生活已經(jīng)離不開互聯(lián)網(wǎng)，人們對互聯(lián)網(wǎng)的要求也在不斷發(fā)生著變化，那么材料也應(yīng)該滿足這些要求，互聯(lián)網(wǎng)與材料的發(fā)展是一個相互促進(jìn)的關(guān)系。

付強(qiáng)說：“可見光通信其實(shí)不是一個新概念，從20世紀(jì)五六十年代已經(jīng)有人在對其進(jìn)行研究，但一直沒有投入到商業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域。其原因不單單是技術(shù)問題，還包括其成本和用戶使用環(huán)境是否成熟等問題，華策光通信現(xiàn)在推出了可見光定位產(chǎn)品也是基于目前第3代半導(dǎo)體在技術(shù)和產(chǎn)業(yè)等方面的突破為其提供了基礎(chǔ)，可見光定位技術(shù)讓LED產(chǎn)品兼?zhèn)淞苏彰髋c信息傳輸?shù)碾p重功能，使其成為了互聯(lián)網(wǎng)的信息入口?！?/p>

政府對LED產(chǎn)業(yè)化進(jìn)行了政策性的推動和資金的支持，使得LED技術(shù)水平快速提升、生產(chǎn)成本迅速下降，才能使得終端應(yīng)用產(chǎn)品迅速進(jìn)入市場并且鋪開。正是由于LED照明市場的啟動，基于可見光通信的室內(nèi)定位技術(shù)才有可能進(jìn)入到消費(fèi)者的視野之中。

付強(qiáng)指出，可見光通信是材料進(jìn)步推動下游相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的最好例子，因為材料的發(fā)展使得基于這種材料的應(yīng)用才能成為可能，否則這些研究成果只能還是停留在實(shí)驗室階段，不可能達(dá)到產(chǎn)業(yè)化的程度。將通信與照明聯(lián)系到一起不但符合“互聯(lián)網(wǎng)+”這個主題，也反映出了“互聯(lián)網(wǎng)將無處不在”的發(fā)展趨勢，但是可能有大多數(shù)人不了解可見光通信與新材料的關(guān)系。

華策光通信在研發(fā)可見光通信技術(shù)之初就已經(jīng)把未來互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)發(fā)展和用戶的使用習(xí)慣等因素考慮進(jìn)去，如果讓手機(jī)用戶在手機(jī)上專門為了上網(wǎng)而安裝一個光敏器件，用戶多半是會因為繁瑣而棄之不用?？梢姽馔ㄐ乓粋€最大的優(yōu)勢就是可以做到點(diǎn)對點(diǎn)的精準(zhǔn)定位，這是傳統(tǒng)的移動通信依靠電磁信號無法具備的?；诖?，可見光通信還被用在礦井工人在礦坑之下的定位，一旦發(fā)生意外，方便地上的人員組織施救；還可以用在核電站內(nèi)部的維修與維護(hù)，核電站內(nèi)部結(jié)構(gòu)像一座迷宮，因需要隔絕電磁信號，所以最佳的定位方式就是利用可見光通信技術(shù)去引導(dǎo)工作人員尋找設(shè)備和進(jìn)出。

“人們一提到‘互聯(lián)網(wǎng)+就感到概念比較大，不好聯(lián)系到新材料產(chǎn)業(yè)中，其實(shí)華策光通信所做的技術(shù)就是‘互聯(lián)網(wǎng)+LED最有代表性的例證，很多產(chǎn)業(yè)都離不開新材料的支撐，但很多產(chǎn)業(yè)又不得不面對互聯(lián)網(wǎng)浪潮謀求自身發(fā)展。新材料是基礎(chǔ)，產(chǎn)業(yè)是支柱，互聯(lián)網(wǎng)是引擎?！备稄?qiáng)說。