姓名：苏彦恺
学号：14020150008
【嵌牛导读】：在这个飞速发展的信息时代，“智慧家庭”概念兴起，计算机和智能设备迅速普及，给现代人类生活带来了翻天覆地的变化。令人惊叹的前沿新技术每天都在不断地出现，并同时给人类社会以冲击。可见光通信（Visible Light Communication，VLC），便是其中的一种。
【嵌牛鼻子】：以太网；可见光通信；LED；光电转换
【嵌牛提问】：可见光通讯是什么？与普通通讯方式比它有什么优势？
【嵌牛正文】：
一、技术产生背景及其优势
当今时代移动数字终端的范畴发生革命性的变化，给传统接入网技术带来了巨大的考验。光纤到户“最后一公里路”的困境、无线接入网频谱资源的紧张、RFO（Radio Over Fiber，光载无线通信）技术的不成熟和电磁辐射都制约着这个瓶颈的突破。当今世界正在演绎一场“Anywhere,Anytime”接入方式的深刻变革，社会也在呼唤一种拓宽频谱资源、绿色节能、可移动的接入方式。由此，可见光通信应运而生。
2000年可见光通信的概念横空出世，其利用发光二极管（LED）作为光源，在LED照明的同时可以高速的通信。在可见光通信系统中，白光LED具有通信与照明的双重功能。由于LED的调制速率非常高，人眼完全感觉不到其闪烁。可见光通信系统可利用室内白光LED照明设备代替无线局域网基站，其通信速度可达每秒数十兆至数百兆，只要在室内灯光照到的地方，就可以实现长时间的高速数据传输；可见光通信系统具有安全性高的特点，室内的信息不会外泄漏到室外；由于不使用无线电波通信，在对电磁信号敏感的环境中可以自由使用该系统。除此之外，与传统的射频通信以及红外无线光通信技术相比，可见光通信还具有对人体安全、频率资源丰富等优点。
图1. VLC在室内应用中优势明显
二、核心原理
以LED为载体的可见光通信是在不影响正常照明前提下，将信息通过调制器进行调制后，将数字信号载频到LED灯具上，通过LED灯具发出的可见光进行信号发送，接收端利用光电转换器(PD)接收含有信息的可见光，并转换为电信号，然后进行滤波、整形和放大，并从中解调出相应的模拟信息。
如果需要双向传输(即下行和上行)或多路传输，则需要进行频谱区分或多路取样调制，并加入同步识别信号和同步检测信号。
对于可见光通信基站,通过信号源连接线将各个基站并联连接，在只有下行信号传输系统中，无“信息接收部分”，只能通过“信息发射部分”将光信号下行，由带有光电接收器/信号解调器的电脑或手机接收。
图2. VLC基本应用场景
三、应用领域
1、智能照明
智能建筑需要智能照明。基于可见光通信的智能照明不仅能提供照明、控制和交流等基础设施，还可以大大减少室内线路连接和能量损耗。
图3. 智能照明
2、移动连接
通过对准其他设备的可见光可以创建一个非常高速且有固有完全的数据连接。克服了必须配对或连接的缺点并提供比蓝牙和Wi-Fi更高的传输速率。
3、有危险的环境
在有潜在爆炸危险的地方进行无线电通信是十分危险的，如矿井、石化站、石油钻台等。然而可见光通信便可在这样的场景下安全地提供通信服务。
4、交通
很多汽车都已经使用LED灯，而且交通引导标识、交通灯和街灯都采用LED照明技术，因此在交通方面有广泛的可见光通信应用机会。比如当车灯照到了路边的路牌，路牌马上可以给车辆导航仪传输附近的路况，并告知到达目的地最通畅的道路，让用户拥有更好的驾驶体验；再比如当车辆靠近时，主动提示刹车信息，或实现自动刹车等等。
图4. VLC在交通中的应用
5、防范和安全
高效而安全的数据传输是很多应用的关键问题。可见光具有可阻挡性，这为其提供了高质量的安全保证，不用再怕“隔墙有耳”。
6、医疗保健
可见光通信在医疗保健方面拥有很多优点。移动电话和Wi-Fi是不允许出现在医院的一些场所的，特别是MRI扫描仪附近和手术室。而可见光通信可以在这些场所提供照明和通信服务。
图5. VLC能在医院严电磁环境中提供数据交换服务
7、航空
无线电通信在飞机客舱是禁止的。可见光通信已经用于航空照明和替代有线网络提供多媒体服务。这可以减少飞机建设费用以及飞机的重量。
图6. VLC在民航机内的通讯服务
8、水下通信
高频率的无线电在水下传播时会遇到信号急剧衰减的问题，然而可见光通信并不有这样的障碍，这方便了潜水员和潜水艇互相交流。
9、定位功能
每一束可见光信息源都可以被唯一的识别，因此多个可见光通信设备可以快速且精准的定位。
四、前景展望
现如今很多国家和研究机构都已开始可见光通信方面的研究并取得初步性的进展。
英国初创公司PureLiFi，一直希望通过全世界的灯泡，建立互联网连接，目前已经开发好几代VLC产品，2014年PureLiFi为其合作伙伴开发了Li-Flame产品，对于Li-Fi来说，绝对算得上是迈出了重要一步，因为这套系统可以将现有灯具转换成为Li-Fi访问点。在整套设备中，有一个电池支持的Li-Fi移动模块，它可以连接到计算机显示屏顶部，并通过Li-Fi访问点连接到互联网上。
中国深圳的华策光通信科技有限公司将将白光通信技术创新的应用于室内定位，利用室内无处不在的光源作为发射载体，通过智能终端来接收并解码，定位精度达到1米以内，解决了室内精准定位这一世界性的难题。“易逛“APP是该公司在深度分析城市生活、逛街购物的需求后，基于室内位置信息平台、用户数据平台、电子商务平台而开发的一款逛街购物类应用。旨在为商场增加更多元、更精准的客户服务，为广大消费者提供全新的购物体验。
“易逛“APP在世界上首次采用了U-beacon室内光定位技术，
通过精准的室内光定位+三维地图+室内全景地图，布局全国、定位商圈，集合多城市、多商场的优惠活动信息，品牌信息等，
以操作少，趣味性的交互为商场和消费者的O2O提供了基于位置场景的解决方案。
日本NakagawaLab oratories研究所实现了现阶段３W的LED灯具能实现在0.41TFU浊度下30米内的传输，实现光信号转为声波信号。
有调研机构预计，2018年全球可见光通信市场的规模将达60亿美元，未来更将达到万亿的规模。而可见光通信也将与WiFi、蜂窝网络（3G、4G、甚至5G）等通信技术交互融合，在物联网、智慧城市（家庭）、航空、航海、地铁、高铁、室内导航和井下作业等领域带来创新应用和价值体验。也就是说，未来借助可见光通信技术，实现的不仅仅是开灯就上网，也不仅仅是超高速的数据传输，而是不可估量的应用创新。
图7. 智慧点“亮”生活
参考文献
[1]迟楠.LED可见光通信关键器件与应用.北京.人民邮电出版社,2015.1-10
[2]陈特.可见光通信的研究.[R].北京.北京大学区域光纤通信网与新型光通信系统国家重点实验室.2013.49-52
[3]尚建荣.可见光通信系统驱动电路设计[R].西安.西安邮电大学电子工程学院.2015.
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