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1、关于在浦东新区发展可见光通信产业的投资研究报告一、Lifi产生背景可见光通信（VLC, Visible Light Communication）是一种利用LED灯的快速响应特性发出肉眼看不到的高速明暗闪烁信号实现高速数据传输的新型绿色信息技术，可使LED照明设备具备“无线路由器”、“通信基站”、“网络接入点”甚至“GPS卫星”的功能，是一门具有广阔发展潜力的近场通信技术。通俗地讲，通过在LED灯中植入芯片，让LED灯变成一个无线热点，利用快速的光脉冲、无线传输、二进制编码而达到通信的目的，这种用LED可见光取代电磁波传输数据的新技术就是可见光通信技术。因为该项技术与WiFi技术的互补性，在行业
2、内可见光通信技术又被形象地称为LiFi（Light Fidelity）。可见光通信技术的分类主要依据该技术具体应用场景，可分为室内移动通信、可见光定位、可见光无线局域网接入、交通信号灯通信、水下可见光通信等，可应用于潜艇、机舱、医院、矿井、车库、商场等特殊的封闭性环境中。图1 可见光通信基本原理基于可见光实现无线通信的思路最早由贝尔实验室于1880年提出。2000年，可见光通信技术再次进入科学家视野:日本庆应大学的Tanaka等人和SONY计算机科学研究所的Haruyama提出了利用LED灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统。2002年，Tanaka和Komine等人对LED可见光通信
3、系统展开了具体分析，并于同年正式提出了一套结合电力线载波通信和LED可见光通信的数据传输系统。近年来随着LED固态照明、集成电路等相关技术的不断发展，可见光通信技术进入到了快速发展期，目前已经从实验室逐步向实用化阶段发展，部分应用已经临近产业化。二、Lifi 现状总结：2.1国外研究现状分析： 下表是世界范围内LiFi技术研究现状的简单总结，国家公司&研究所技术领域产品应用现状日本Nakagawa Laboratories水下通信可见光产品已准备投入市场，现阶段3W的LED灯具能实现在0.41TFU浊度下30米内的信号传输，产品能实现光电信号转为声波信号。日本Casio通信部件研发使用屏幕背光
4、进行信号发送、使用摄像头接收光信号的手机，并在2012年的CES上进行了原型机展示。日本LAMPSERVE室外高速通信LED街灯在2013年已投入实际测试中，通信速度平时可确保每秒100Mbps左右，有效范围可达200M。日本东洋机电水下通信水下通信装置通过蓝光LED实现了水下最大50Mbps的速度，产品主要面向小型化和轻量化发展。英国Pure LiFi室内通信用于医疗机构的Li-Fi设备，目前已实现量产并交付买方使用。英国Ibsentelecom室内通信红外激光点对点传输技术，Optical GigaLink方案在实验室内已实现了10Gbps的点对点传输速度。德国Siemens室内通信室内可
5、见光通信系统，现还处于实验室阶段，但在多点传输方面已经实现了800Mbps的传输速度。法国Oledcomm室内通信可见光通信系统已投入商业运行阶段，能够为家庭、商业场所提供可见光通信技术，组件包括传输、接收等设备。美国Bytelight室内定位现已应用于超市及商场等室内定位，结合智能设备进行人与物之间更快的信息定位。美国Lightpointe Communications通信部件研发的短距离可见光桥接器已进入实验阶段，目的在于解决特殊环境下信号传输问题。美国Lsa Inc室外高速通信Free-Space Optics系统能提供点对点的可见光通信，并将通信融合进本地局域网和外部广域网，激光传输技
6、术已实现最远4.5KM，最大155Mpbs的传输速度。美国LVX Syatem室内通信LED灯具已实现短距离的信号传输，公司能提供完整性的室内可见光通信系统方案。 在2012年的消费电子展览会上，卡西欧发布了两部通过可见光进行数据传输的智能手机。此外，据了解，三星从2010年就开始研究以LED灯为光源的LED平面显示器试验可见光通信技术。西门子也曾在2010年实现了通过了白色LED可见光搭建最高速度为500M/s的通信网络。 日本是可见光通信技术研究的先行者，2000年，他们提出了利用LED照明灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统的思想，在接下来的几年里展开了多项研究分析，并已经先后展
7、示了多项简单的演示产品。2008年，美国政府资助成立“智能照明”项目；它是一个投资1.85亿美元为期lO年期的计划，涉及30家美国知名学府。2011年，英国的学者亦进行了效果喜人的可见光通信演示，并被时代周刊评为2011年全球50大科技发明之一。知名的阿尔卡特朗讯贝尔实验室也非常看好可见光通信的发展前景，阿尔卡特朗讯在全球范围举办的2011年创业训练营竞赛中，获得中国区第一名的团队创业提案的技术主题就是可见光通信。 2011年10月，卡西欧、三星、松下、夏普和东芝等多家公司及实业集团更是共同成立了可见光无线通信联盟，共同致力于可见光通信的研究。 欧洲的OMEGA计划也对可见光通信展开了深入的研
8、究。OMEGA计划由欧洲的20多家大学科研单位和企业组成，它的目标是发展出一种全新的能够提供宽带和 高速服务的室内接入网路。OMEGA计划计划把可见光通信技术列为重要的高速接入技术之一，并且已经取得了丰硕的研究成果。2009年，牛津大学的 Brien等人利用均衡技术实现了100 Mbit/s的通信速率；2010年，他们又利用多输入多输出和正交频分复用技术（OFDM）技术，实现了220 Mbit/s的传输速率。2010年在OMEGA计划的年会上展出的室内可将光通信演示系统的通信速率达到了100 Mbit/s，该系统利用房间天花板上的16个白光LED通信，完成了4路高清视频的实时广播。在2010年
9、1月，德国Heinrich Hertz实验室的科研人员创造了可见光通信速率的世界纪录，他们利用普通商用的荧光白光LED搭建的可见光通信系统达到了513 Mbit/s的通信速率，并且他们通过分析认为该系统的通信速率还有提升的空间，可达到甚至1 000 Mbit/s.2011年，实验室的科研人员又利用色光三原色（RGB）型白光LED以及密集波分复用（WDM）技术实现了的通信速率。 2013年10月，哈斯教授创立的PureLiFi（原名为PureVLC）公司向美国一家医疗机构售出第一套价值5000欧元的LiFi设备。这场交易标志着LiFi的实用商业价值正式被认可。 除了日本和欧洲的科研单位，美国的U
10、C-Light也是进行可见光通信研究的重要机构。UC-Light依托于加州大学的4所分校和1个美国国家实 验室，其研究人员的研究背景涉及建筑学、无线通信、网络、照明、光学、器件等领域。UC-Light成立的目的是开发一种基于LED照明的高速通信和定位系统。 由于可见光通信技术具有较好的应用前景，它在未来通信领域中占有重要的地位和价值，因此很多研究机构、电信运营公司和高科技企业加入到无线光通信的研究领域中来，特别是日本、欧洲、美国等国家在可见光通信的领域已经投入了大量的人力、物力以及财力。 2.2国内发展现状中国上海数字产业（集团）煤矿井下等典型应用推广中低速率可见光通信基带芯片中国深圳光启商用
11、化光子会议系统中国平煤神马集团平顶山中国煤矿安全生产网络试点应用中国华策光通信科技基于LED白光的室内定位系统中国暨南大学陈长缨教授白光LED节能灯构筑的无线通信系统上海世博会上“沪上生态家”展示区里展出中国复旦大学迟楠教授屋内可见光传输网络离线最高单向传输速率达到3.7G，实时系统平均上网速率达到150M中国信息工程大学邬江兴院士于宏毅教授离线高速VLC实验系统离线传输速率达到3.25Gbps中国东南大学赵春明/陈明教授实时高速VLC系统三色500Mbps,单色150Mbps中国清华大学宋健教授VLC-PLC视频融合系统其实时传输速率达到192Mbps，传输距离1米中国北京大学李红滨/刘璐教
12、授室内双向传输单路200Mbps传输距离达到2米中国中科院半导体所陈弘达研究员陈雄斌段靖远副研究员室内可见光通信网络双向，30Mbps,2010年在上海世博会展示了利用LED 照明灯的光学无线上网系统和光学无线智能家居控制系统中国中科大徐正元教授可见光通信定位和交通室外2Mbps100米,室内定位250px和通信150Mbps,实现了摄像头通信 国内对于LED可见光通信技术研究起步较晚，但是在863等国家科技计划的支持下，中国的可见光通信技术研究也取得了一定成果，并在某些领域进行应用验证。 2014年，中国亦成立了可见光通信产业技术创新与应用联盟。中国可见光通信产业技术创新与应用联盟是由中国人
13、民解放军信息工程大学（国家863计划可光通信项目牵头单位）与中国产学研投融资联盟共同倡议，联合北大、北邮、复旦、中科大、东南大学、中科院半导体所、工信部电信科学研究院、上海数字产业集团等顶尖科研院所、知名院校、金融机构及龙头企业，经协商一致，自愿发起成立的全国性非营利的社会团体组织，联盟将挂靠国家科技部。其宗旨是整合资源，聚集力量，健全机制，协同创新，加速推进我国可见光通信的技术研发、标准定制和产业化应用。为了让国内可见光通信的技术研发和市场调研能迅速跟上国际上蓬勃发展的步伐，不至于在具有巨大商机的即将进入爆发的可见光无线通信市场上过于落伍和失去先机； 我 们应该以推动该技术产业的快速发展为目
14、标，我国的科研院所和企业实体应该在改善和增强可见光通信的各项性能指标上实现技术突破，通过构建属于我们自己的专 利池来做好知识产权保护，并积极跟进和参与目前正在如火如荼进行的国际标准化工作。以满足市场需求为导向，在应用和寻求市场商机上，找准市场切入点，并以政府大力发展LED节能照明和绿色通信的政策为驱动力，加速推动可见光无线通信的市场化和产业化。2.3浦东新区发展现状三、特点总结相比与蓝牙、WiFi、LTE、WiMax等传统的无线通信技术，可见光通信作为一种革命性的新型绿色通信技术，具有以下难以替代的核心价值：（一）泛在覆盖照明网络为可见光通信提供了数量巨大的网络接入设备。据统计，目前全球宏蜂窝
15、移动基站约350万个，Wi-Fi接入点约4亿个，而全球已经拥有400亿盏室内灯和140亿室外灯组成的庞大照明网络，这些都是潜在的可见光高速网络接入点。（二）宽带高速可见光谱带宽约300THz，是目前在用无线频谱的1万倍，具备极大的高速通信潜力。基于LED的可见光通信具有宽频谱，无需频谱使用许可证，很好的解决了当前全球无线频谱资源严重短缺的状况。目前单一伪白色LED可见光通信系统已实现513Mbps的实时传输速率，离线处理速率更是达到Gbps以上。可见光通信技术可以利用室内照明设备代替无线LAN局域网基站发射信号，未来传输速度可能超过光纤通信。（三）可靠兼容可见光通信是一种兼容通信方式，可以有效缓解现有无线电磁频谱资源紧张的矛盾。现有频谱资源与宽带通信需求之间的矛盾将成为人类突出的问题之一。可见光通信的出现，无疑开辟了可用频谱资源的新大陆。此外，可见光通信与现有无线通信系统具有良好的兼容性，适用于医院、飞机内部等对电磁信号敏感的应用场合。（四）空间复用可见光通信是一种私密通信方式，具有定向辐射、快速衰减、操控简单等特点，易于快速构建私密性的活动空间，符合
