| 可見光通信技術（LiFi）越來越火了。2015年，解放軍信息工程大學研制出的可見光通信系統經過了工業和信息化部的認證，實時通信速率達到50Gbps。同年，美國國家航空航天局（NASA）與美國可見光通信公司LVX簽署了太空行動協議（Space Act agreement），合作研發航天領域的可見光通信技術。該協議授權LVX公司在美國肯尼迪航天中心研究并發展可見光通信在航空航天領域的新應用。2016年，媒體曝出蘋果公司應用于iPhone的iOS系統中包含支持LiFi功能的測試代碼，并猜測iPhone 7中可能采用這一技術。隨后在世界移動通信大會MWC 2016上，LiFi概念的提出者哈斯教授所創立的PureLifi公司展出了其最新的可見光通信上網卡和上網燈。包括TCL、洲明科技在內的國內照明企業也在努力推動可見光通信的應用落地。
然而不可否認，可見光通信技術的產業化進程依然緩慢，目前仍處于示范和推廣階段。技術發展的瓶頸、產業鏈缺少協同和市場定位不清晰等原因限制了可見光通信的產業化進程。
可見光通信潛在應用領域廣泛
作為半導體發光器件，LED可以通過發光來高速傳輸信號。不同于白熾燈、節能燈等傳統光源，LED能以超高速切換“開”和“關”兩種狀態，使得LED發出的光呈現“明”和“暗”的快速變化，分別用以代表信息中包含的二進制字符“1”和“0”。可見光通信的原理與光纖通信和紅外無線通信有相似之處，基本過程包括：首先將需要傳輸的信息調制到LED燈發出的光線中，然后通過無線傳輸，攜帶信號的光線被遠處的半導體光探測器接收，最后通過解調制和信息處理，實現信息的無線傳輸。LED光的明暗變化非常快，肉眼無法察覺出正在可見光通信的LED和普通LED的區別，人眼不會產生任何不適。
相對于其他無線通信手段，可見光通信具有以下對比優勢：一是具有廣泛性。隨著LED滲透率的不斷提高，LED燈將無處不在，而所有LED燈均可改造為可見光通信的接入點。二是具有高速性。與光纖通信類似，基于LED的光通信的傳輸速度非常高，實驗室中已經可以實現50Gbps的傳輸速率，是4G通信速度的500倍。三是具有保密性。LED發出的光沿直線傳播，會被不透光的障礙物阻擋，只要掐斷光的傳播路線，就不會造成信息的泄露。四是具有互補性。可見光通信可以在傳統無線通信的盲區和電磁屏蔽的場所使用，與現有的無線通信手段形成互補。五是無需頻譜認證。LED發出的可見光無需頻譜認證，而4G和WiFi等無線通信手段所使用的無線頻譜資源緊缺，需要無線電管理部門的分配和認證。六是無電磁輻射和紅外光傷害。相對于無線電通信和紅外光通信，LED發出的可見光對人體無害。
可見光通信的優勢使得其潛在應用領域非常廣泛。一是室內網絡接入。未來全球的LED燈將達到上百億顆，可見光通信可以通過LED燈實現無處不在的網絡接入。二是移動支付。利用智能手機自帶的LED閃光燈和攝像頭來實現移動支付功能，國內的閃易科技公司已推出基于此的光子支付系統。三是室內定位。大型商場和超市可利用室內LED燈發出的光信號來定位顧客，向顧客推送附近貨架的商品信息，顧客也可通過智能手機來確定自己在室內的位置。法國家樂福超市已經裝備了飛利浦公司提供的可見光通信定位系統。四是物聯網。在智能硬件中配置LED燈和光探測器，通過可見光通信技術與其他硬件實現網絡連接。五是工業互聯網。通過工廠里的LED燈和機器設備上的光探測器來實現機器設備的遠程控制和運行狀態監測，并實現機器間的互聯。六是智能網聯汽車。使用車輛上的LED車燈和圖像傳感器傳遞車輛信息，或使用LED交通燈為車輛廣播臨近道路的交通狀況和突發情況。
三大問題導致產業化進程緩慢
存在雙向傳輸困難等技術瓶頸。
可見光通信存在的技術瓶頸使得其應用場景受到限制。一是雙向傳輸存在一定難度。信息的傳輸既需要下行也需要上行，而可見光通信的上行比較難實現，需要在專用的上網卡上加裝用于上行傳輸的LED燈，并同時在下行傳輸的LED燈具上加裝接收上行信號的光探測器。而受體積限制，用于上行的LED燈的功率不能很高，這就限制了上行傳輸的速率，并且增加了系統的復雜程度。可行的替代方案是上行采用信噪比較高的紅外通信或者無線電通信。二是信號受環境光干擾比較大。環境中存在的太陽光和其他照明光源會對LED的光信號產生強烈的背景干擾，使得光信號的辨識度降低。這就使得可見光通信很難在室外的白天工作，只能在室內或夜晚工作。同時由于環境光的干擾，使用日常照明燈具的可見光通信只能作為近距離的通信手段，限制了應用的場景。三是直線傳播限制跨房間使用。可見光通信傳輸的信號只能沿直線傳輸且不能穿越墻壁等障礙物，這就使得跨房間的網絡接入變得非常困難，限制了其應用的推廣。需要研發不同LED燈之間的網絡中繼技術。
產業鏈各環節缺少協同。
可見光通信產業鏈各環節并未發揮協同作用。以可見光通信系統專用的信號處理集成電路為例，現階段研究機構和企業研發出的可見光通信高速通信系統多為原型機，使用自行設計的電路進行信號處理，設備體積龐大。采用多路輸入多路輸出（MIMO）通信原理的可見光通信設備的體積與電腦主機的大小相當。若是能設計ASIC或SOC等專用集成電路來處理接收到的光通信信號，通信設備將實現小型化和低能耗。目前下行信號的傳輸設備一般是內嵌在天花板或墻體內，對設備的體積沒有過多要求，但是移動終端等需要通過發出燈光來實現信號的上行傳輸，其對設備的體積會非常敏感，需要設計專用集成電路來實現設備的小型化，使得其可以嵌入到移動終端中，或者作為一個配件來使用。
市場定位不清晰。
可見光通信應用的市場定位尚不清晰。目前可見光通信的相關報道廣泛活躍于各類媒體，其宣傳的主要優點是高速性和廣泛性，即利用無處不在的LED燈就能高速連接互聯網。因此可見光通信會被拿來與技術成熟的WiFi相比較，并被取名為與WiFi相類似的LiFi。然而由于WiFi的技術非常成熟，用戶在使用中沒有感到有顯著的不便之處，使得商家和通信方案解決商使用可見光通信替代WiFi的意愿并不強烈。加之目前4G基站建設日趨密集，4G體驗越來越好，使無線接口的數量與人們上網需求的矛盾得到大幅緩解。這就使得可見光通信產業化的前景不再如前幾年剛推出時那么引人注目。在移動支付領域的應用也存在同樣的問題。微信/支付寶的掃碼支付和蘋果公司的NFC支付已經足夠便利，很難有留給可見光通信支付的市場空間。其他潛在的應用領域則由于缺少產業間互動和服務平臺而未形成規模。
從長遠發展來看，可見光通信應該是WiFi等無線通信手段的補充。可見光通信應優先在載人航天、水下通信、礦井通信定位、核電站通信等潛在應用領域加以示范和推廣，并在應用中逐步提高技術水平，完善產品形態，培養產業生態。待產品成熟后再進入智慧城市、工業互聯網、智能網聯汽車和大眾市場，成為4G/WiFi等無線通信技術的重要補充。 |
