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【专栏】Lifi:一盏灯连接一个世界

作者:厉俊

2017/4/17 15:01:33

  可见光通讯技术(visible light communication, VLC)又称为“Lifi”,是英国爱丁堡大学教授Harald Hass发明的。该技术的原理是控制LED灯泡进行纳秒级的高频率开、关等动作,发出人类眼睛无法察觉的高频率可见光信号。使用者只需要在他们的电脑、手机或其他电子设备上装上相应系统,便可以读出这些光信号,由此实现了通讯信号通过可见光的无线传输。

  2011年,Harald Hass 教授在TED演讲中披露了该技术,而后又作为联合创始人成立了可见光通讯技术公司“Pure Lifi”。该技术在2012年被美国《时代》杂志评为该年度全球50个最佳发明之一,获得了全球工业界、相关大学、研究所的高度重视。最近几年,中国Lifi技术的研究也如火如荼地开展,复旦大学等多所大学推出了Lifi的试验系统。一批由欧洲和美国等地归来的相关技术专家创立的可见光通讯公司也在北京等地相继成立。

  市场尚小但发展潜力大

  全球Lifi可见光通讯市场还处于起步阶段。据新技术行业研究公司壹行研(Innova Research)报告显示, 2016年,全球可见光通讯市场销售额在2亿美元左右。同样,中国Lifi市场也处于市场导入的婴儿期,据估算,2016年,中国可见光通讯市场销售不足1000万元人民币。不过,可见光通讯市场的发展潜力巨大。这一判断主要基于两方面的原因。

  第一个原因在于Lifi通讯的基础设施已具规模,因此无需在基础设施上投入巨资。Lifi用LED灯泡发出的可见光代替无线电波作为通讯的载体,前所未有地将照明灯光和通讯结合在了一个设备上。在照明领域,由大量LED灯泡组成的Lifi通讯的基础设施网络已经成型。LED节能灯泡替代传统的白炽灯和老一代节能灯,如荧光灯等,是一个业已明确的趋势。现在家庭、商场、办公室等室内照明,以及路灯等室外照明已经有很大一部分使用LED灯泡,而且将来LED灯泡的渗透率会不断提高。对于可见光通讯来讲,这些灯泡都可以成为信号与数据传输的节点。由于照明系统几乎无处不在,Lifi通讯系统的基础设施框架已经建立起来,人们无需再花巨资重建。未来需要做的只是在这些LED灯泡上安装可见光通讯模块,赋予他们发射、接收可见光信号的功能,一个无处不在的可见光通讯网络就可以快速地建立起来。

  另外一个原因,从技术应用上讲,Lifi与现在普遍使用的Wifi有很强的互补性,在某些特定的应用场景还有很大的优势。目前,人们在室内使用Wifi无线上网,在室外则使用3G或4G等无线通讯网络上网。Lifi可见光通讯技术是Wifi无线通信技术的直接竞争者。Lifi拥有许多Wifi不具有的特性。首先,Lifi不产生电磁波,因此被称为绿色无线通讯,可以有效地降低人们生活环境中的电磁波污染。其次,Lifi使用的是频谱较宽的可见光作为载体,理论上其通讯速度可以比以无线电波传输的Wifi快很多倍。再次,可见光不像无线电波一样无处不在,只要离开灯泡光照的范围,可见光通讯就会中断,因而这种通讯信号比较难以拦截。所以Lifi在通讯安全上远胜Wifi。

  此外,可见光通讯还可以应用于其他无线电波不适合使用的地方,比如在飞机飞行时,乘客可以使用照明灯光上网,从而避免发出无线信号影响飞机通讯。在医院手术室等不能有电磁波干扰的地方,Lifi更可以大显身手。另外,Lifi还可以应用于矿井等Wifi信号很难覆盖完全的环境中作为通讯与定位的手段。

  室内定位功能崭露头角

  根据壹行研(Innova Research)的统计,目前中国Lifi的最大市场应用是Lifi的室内定位功能。由于Lifi依靠LED灯泡传输通讯信号,而每一个LED灯泡都有其固定的位置。因此,如果赋予每个LED灯泡独特的编码,装有Lifi读取功能的智能手机就可以读取该灯泡发射的编码,然后在电子地图上准确找到目前所处的位置。在这个应用场景中,由于LED灯泡只需要单向发射自己的编码信号,而不需要具有双向通讯的功能,因此可以使用低价的单向Lifi通讯模块来大大降低该系统的成本。

  此种以Lifi定位功能为依托的系统已经在一些大型超市进行试验性安装。使用者在自己的智能手机上下载相关APP,就可以用智能手机的摄像头读取每个LED灯泡发射的编码信号,然后在APP自带的该超市的电子地图上显示位置。这个功能除了起到定位作用,让消费者更快地找到自己需要的商品外,还可以起到精确的广告推送效果。消费者接近某商品货架时,该商品打折促销等信息就会及时显现在消费者的手机上。另外,目前已经开始出现的博物馆Lifi应用也是基于其室内定位的功能。参观者同样可以利用APP读取展品旁LED灯泡发射的位置信息,并在手机中接收该展品的介绍和其他信息。

  综上所述,Lifi拥有很多Wifi不具备的技术特点,在很多应用场景中可以补充Wifi的不足。虽然目前全球和中国的Lifi的市场都还很小,但在成本较低的室内定位等应用领域已经开始崭露头角。展望未来,由于LED灯泡的普及,Lifi真正应用于通信市场的前景光明,其市场发展潜力巨大。Lifi技术和相关应用值得需要转型的传统照明工业公司和新技术投资人的高度关注。