姓名：蘇彥愷

學(xué)號(hào)：14020150008

【嵌牛導(dǎo)讀】：在這個(gè)飛速發(fā)展的信息時(shí)代亥宿，“智慧家庭”概念興起，計(jì)算機(jī)和智能設(shè)備迅速普及银择，給現(xiàn)代人類生活帶來(lái)了翻天覆地的變化邮旷。令人驚嘆的前沿新技術(shù)每天都在不斷地出現(xiàn)，并同時(shí)給人類社會(huì)以沖擊伏伯￠俣矗可見(jiàn)光通信（Visible Light Communication，VLC）说搅，便是其中的一種炸枣。

【嵌牛鼻子】：以太網(wǎng)；可見(jiàn)光通信弄唧；LED适肠；光電轉(zhuǎn)換

【嵌牛提問(wèn)】：可見(jiàn)光通訊是什么？與普通通訊方式比它有什么優(yōu)勢(shì)候引？

【嵌牛正文】：

一迂猴、技術(shù)產(chǎn)生背景及其優(yōu)勢(shì)

當(dāng)今時(shí)代移動(dòng)數(shù)字終端的范疇發(fā)生革命性的變化，給傳統(tǒng)接入網(wǎng)技術(shù)帶來(lái)了巨大的考驗(yàn)背伴。光纖到戶“最后一公里路”的困境沸毁、無(wú)線接入網(wǎng)頻譜資源的緊張、RFO（Radio Over Fiber傻寂，光載無(wú)線通信）技術(shù)的不成熟和電磁輻射都制約著這個(gè)瓶頸的突破息尺。當(dāng)今世界正在演繹一場(chǎng)“Anywhere,Anytime”接入方式的深刻變革，社會(huì)也在呼喚一種拓寬頻譜資源疾掰、綠色節(jié)能搂誉、可移動(dòng)的接入方式。由此静檬，可見(jiàn)光通信應(yīng)運(yùn)而生炭懊。

2000年可見(jiàn)光通信的概念橫空出世并级，其利用發(fā)光二極管（LED）作為光源，在LED照明的同時(shí)可以高速的通信侮腹。在可見(jiàn)光通信系統(tǒng)中嘲碧，白光LED具有通信與照明的雙重功能。由于LED的調(diào)制速率非常高父阻，人眼完全感覺(jué)不到其閃爍愈涩。可見(jiàn)光通信系統(tǒng)可利用室內(nèi)白光LED照明設(shè)備代替無(wú)線局域網(wǎng)基站加矛，其通信速度可達(dá)每秒數(shù)十兆至數(shù)百兆履婉，只要在室內(nèi)燈光照到的地方，就可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間的高速數(shù)據(jù)傳輸斟览；可見(jiàn)光通信系統(tǒng)具有安全性高的特點(diǎn)毁腿，室內(nèi)的信息不會(huì)外泄漏到室外；由于不使用無(wú)線電波通信苛茂，在對(duì)電磁信號(hào)敏感的環(huán)境中可以自由使用該系統(tǒng)狸棍。除此之外，與傳統(tǒng)的射頻通信以及紅外無(wú)線光通信技術(shù)相比味悄，可見(jiàn)光通信還具有對(duì)人體安全草戈、頻率資源豐富等優(yōu)點(diǎn)。

圖1. VLC在室內(nèi)應(yīng)用中優(yōu)勢(shì)明顯

二侍瑟、核心原理

以LED為載體的可見(jiàn)光通信是在不影響正常照明前提下唐片，將信息通過(guò)調(diào)制器進(jìn)行調(diào)制后，將數(shù)字信號(hào)載頻到LED燈具上涨颜，通過(guò)LED燈具發(fā)出的可見(jiàn)光進(jìn)行信號(hào)發(fā)送费韭，接收端利用光電轉(zhuǎn)換器(PD)接收含有信息的可見(jiàn)光，并轉(zhuǎn)換為電信號(hào)庭瑰，然后進(jìn)行濾波星持、整形和放大，并從中解調(diào)出相應(yīng)的模擬信息弹灭。

如果需要雙向傳輸(即下行和上行)或多路傳輸督暂，則需要進(jìn)行頻譜區(qū)分或多路取樣調(diào)制，并加入同步識(shí)別信號(hào)和同步檢測(cè)信號(hào)穷吮。

對(duì)于可見(jiàn)光通信基站,通過(guò)信號(hào)源連接線將各個(gè)基站并聯(lián)連接逻翁，在只有下行信號(hào)傳輸系統(tǒng)中，無(wú)“信息接收部分”捡鱼，只能通過(guò)“信息發(fā)射部分”將光信號(hào)下行八回，由帶有光電接收器/信號(hào)解調(diào)器的電腦或手機(jī)接收。

圖2. VLC基本應(yīng)用場(chǎng)景

三、應(yīng)用領(lǐng)域

1缠诅、智能照明

智能建筑需要智能照明溶浴。基于可見(jiàn)光通信的智能照明不僅能提供照明管引、控制和交流等基礎(chǔ)設(shè)施士败，還可以大大減少室內(nèi)線路連接和能量損耗。

圖3. 智能照明

2汉匙、移動(dòng)連接

通過(guò)對(duì)準(zhǔn)其他設(shè)備的可見(jiàn)光可以創(chuàng)建一個(gè)非常高速且有固有完全的數(shù)據(jù)連接∩希克服了必須配對(duì)或連接的缺點(diǎn)并提供比藍(lán)牙和Wi-Fi更高的傳輸速率噩翠。

3、有危險(xiǎn)的環(huán)境

在有潛在爆炸危險(xiǎn)的地方進(jìn)行無(wú)線電通信是十分危險(xiǎn)的邦投，如礦井伤锚、石化站、石油鉆臺(tái)等志衣。然而可見(jiàn)光通信便可在這樣的場(chǎng)景下安全地提供通信服務(wù)屯援。

4、交通

很多汽車都已經(jīng)使用LED燈念脯，而且交通引導(dǎo)標(biāo)識(shí)狞洋、交通燈和街燈都采用LED照明技術(shù)，因此在交通方面有廣泛的可見(jiàn)光通信應(yīng)用機(jī)會(huì)绿店。比如當(dāng)車燈照到了路邊的路牌吉懊，路牌馬上可以給車輛導(dǎo)航儀傳輸附近的路況，并告知到達(dá)目的地最通暢的道路假勿，讓用戶擁有更好的駕駛體驗(yàn)借嗽；再比如當(dāng)車輛靠近時(shí)，主動(dòng)提示剎車信息转培，或?qū)崿F(xiàn)自動(dòng)剎車等等恶导。

圖4. VLC在交通中的應(yīng)用

5、防范和安全

高效而安全的數(shù)據(jù)傳輸是很多應(yīng)用的關(guān)鍵問(wèn)題浸须〔沂伲可見(jiàn)光具有可阻擋性，這為其提供了高質(zhì)量的安全保證删窒，不用再怕“隔墻有耳”缤沦。

6、醫(yī)療保健

可見(jiàn)光通信在醫(yī)療保健方面擁有很多優(yōu)點(diǎn)易稠。移動(dòng)電話和Wi-Fi是不允許出現(xiàn)在醫(yī)院的一些場(chǎng)所的缸废，特別是MRI掃描儀附近和手術(shù)室。而可見(jiàn)光通信可以在這些場(chǎng)所提供照明和通信服務(wù)。

圖5. VLC能在醫(yī)院嚴(yán)電磁環(huán)境中提供數(shù)據(jù)交換服務(wù)

7企量、航空

無(wú)線電通信在飛機(jī)客艙是禁止的测萎。可見(jiàn)光通信已經(jīng)用于航空照明和替代有線網(wǎng)絡(luò)提供多媒體服務(wù)届巩。這可以減少飛機(jī)建設(shè)費(fèi)用以及飛機(jī)的重量硅瞧。

圖6. VLC在民航機(jī)內(nèi)的通訊服務(wù)

8、水下通信

高頻率的無(wú)線電在水下傳播時(shí)會(huì)遇到信號(hào)急劇衰減的問(wèn)題恕汇，然而可見(jiàn)光通信并不有這樣的障礙腕唧，這方便了潛水員和潛水艇互相交流。

9瘾英、定位功能

每一束可見(jiàn)光信息源都可以被唯一的識(shí)別枣接，因此多個(gè)可見(jiàn)光通信設(shè)備可以快速且精準(zhǔn)的定位。

四缺谴、前景展望

現(xiàn)如今很多國(guó)家和研究機(jī)構(gòu)都已開(kāi)始可見(jiàn)光通信方面的研究并取得初步性的進(jìn)展但惶。

英國(guó)初創(chuàng)公司PureLiFi，一直希望通過(guò)全世界的燈泡湿蛔，建立互聯(lián)網(wǎng)連接膀曾，目前已經(jīng)開(kāi)發(fā)好幾代VLC產(chǎn)品，2014年P(guān)ureLiFi為其合作伙伴開(kāi)發(fā)了Li-Flame產(chǎn)品阳啥，對(duì)于Li-Fi來(lái)說(shuō)添谊，絕對(duì)算得上是邁出了重要一步，因?yàn)檫@套系統(tǒng)可以將現(xiàn)有燈具轉(zhuǎn)換成為L(zhǎng)i-Fi訪問(wèn)點(diǎn)察迟。在整套設(shè)備中碉钠，有一個(gè)電池支持的Li-Fi移動(dòng)模塊，它可以連接到計(jì)算機(jī)顯示屏頂部卷拘，并通過(guò)Li-Fi訪問(wèn)點(diǎn)連接到互聯(lián)網(wǎng)上喊废。

中國(guó)深圳的華策光通信科技有限公司將將白光通信技術(shù)創(chuàng)新的應(yīng)用于室內(nèi)定位，利用室內(nèi)無(wú)處不在的光源作為發(fā)射載體栗弟，通過(guò)智能終端來(lái)接收并解碼污筷，定位精度達(dá)到1米以內(nèi)，解決了室內(nèi)精準(zhǔn)定位這一世界性的難題乍赫“曛“易逛“APP是該公司在深度分析城市生活、逛街購(gòu)物的需求后雷厂，基于室內(nèi)位置信息平臺(tái)惋增、用戶數(shù)據(jù)平臺(tái)、電子商務(wù)平臺(tái)而開(kāi)發(fā)的一款逛街購(gòu)物類應(yīng)用改鲫。旨在為商場(chǎng)增加更多元诈皿、更精準(zhǔn)的客戶服務(wù)林束，為廣大消費(fèi)者提供全新的購(gòu)物體驗(yàn)。

“易逛“APP在世界上首次采用了U-beacon室內(nèi)光定位技術(shù)稽亏，

通過(guò)精準(zhǔn)的室內(nèi)光定位+三維地圖+室內(nèi)全景地圖壶冒，布局全國(guó)、定位商圈截歉，集合多城市胖腾、多商場(chǎng)的優(yōu)惠活動(dòng)信息，品牌信息等瘪松，

以操作少咸作，趣味性的交互為商場(chǎng)和消費(fèi)者的O2O提供了基于位置場(chǎng)景的解決方案。

日本NakagawaLab oratories研究所實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)階段３W的LED燈具能實(shí)現(xiàn)在0.41TFU濁度下30米內(nèi)的傳輸宵睦，實(shí)現(xiàn)光信號(hào)轉(zhuǎn)為聲波信號(hào)记罚。

有調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，2018年全球可見(jiàn)光通信市場(chǎng)的規(guī)模將達(dá)60億美元状飞，未來(lái)更將達(dá)到萬(wàn)億的規(guī)模毫胜。而可見(jiàn)光通信也將與WiFi书斜、蜂窩網(wǎng)絡(luò)（3G诬辈、4G、甚至5G）等通信技術(shù)交互融合荐吉，在物聯(lián)網(wǎng)焙糟、智慧城市（家庭）、航空样屠、航海穿撮、地鐵、高鐵痪欲、室內(nèi)導(dǎo)航和井下作業(yè)等領(lǐng)域帶來(lái)創(chuàng)新應(yīng)用和價(jià)值體驗(yàn)悦穿。也就是說(shuō)，未來(lái)借助可見(jiàn)光通信技術(shù)业踢，實(shí)現(xiàn)的不僅僅是開(kāi)燈就上網(wǎng)栗柒，也不僅僅是超高速的數(shù)據(jù)傳輸，而是不可估量的應(yīng)用創(chuàng)新知举。

圖7. 智慧點(diǎn)“亮”生活

參考文獻(xiàn)

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