◎ 清華大學電子工程系教授 宋 健

可見光通信技術(shù)與電力線通信技術(shù)的融合

◎ 清華大學電子工程系教授 宋 健

可見光通信具有很好的發(fā)展前景，根據(jù)預測，到2018年市場份額將超過60億美元，年增長率將達到80%。我們團隊根據(jù)過去的研究和對可見光的理解，認為獨立的照明光源，背后需要有網(wǎng)絡連接起來。如果能夠接觸可見光通信，就可以把將些孤島聯(lián)系成照明網(wǎng)絡。這將有利于可見光技術(shù)在照明網(wǎng)絡方面迅速發(fā)揮作用。

在可見光領(lǐng)域我們團隊針對商用、普通的LED燈，一方面是以照明為主，在兼顧可見光通信的基礎(chǔ)上展開，可以看到高速方面，在現(xiàn)有的條件下還有改進空間，這個是高速率方面的應用考慮。另一方面的工作是高清技術(shù)電視的視頻展示，在這方面技術(shù)比較貼合應用。從目前的統(tǒng)計來看，50%的應用于視頻，從視頻角度來看，利用可見光技術(shù)給人們提供一個通道，在一定的范圍內(nèi)很多人可能可以共享一個視頻。此外，更多的是做定位服務。從應用角度來說，其體現(xiàn)出更直接、更快的特點。可見光技術(shù)的各種應用使得一些高速大容量的信息推送成為了可能。

可見光通信具有很好的發(fā)展前景，根據(jù)預測，到2018年市場份額將超過60億美元，年增長率將達到80%。獨立的照明光源，背后需要有網(wǎng)絡連接起來。如果能夠接觸可見光通信，就可以把將些孤島聯(lián)系成照明網(wǎng)絡。這將有利于可見光技術(shù)在照明網(wǎng)絡方面迅速發(fā)揮作用。

除此之外，我們也基于攝像頭、傳感器把對應用做進一步提高，這方面的研究工作一些相關(guān)學校正在開展中。例如，針對地下車庫，車主忘記停車的位置，借助LED燈和每個燈上的信息，就可以向車主手機提供信息，進而幫助車主迅速找到自己的車，這方面的研究工作開展得比較早。2005年，我們就已經(jīng)開始了可見光在電器中的應用性研究。

以上是我們過去的工作基礎(chǔ)。對于未來的發(fā)展前景，可能在座來自科研單位、企業(yè)界的嘉賓都有自己的想法。我們基于對可見光通信的初步認識，提出了一個網(wǎng)絡構(gòu)架。

如果將孤立的信息變成網(wǎng)絡，用電力線組成，同時提供信息的通過，可以提高LED的應用網(wǎng)絡，通過每個燈下發(fā)到用戶終端。我們知道傳輸?shù)捻椖靠赡軒硇畔⑷萘康膿p失，但作為開始的初步工作，可以提供很好的覆蓋，也就是說，在當今照明的情況下，接收不到信息，從而帶來保密性和抗干擾能力。

我們還考慮利用電力線和燈的組合，這個關(guān)系電力線和可見光是不是與Wi-Fi一樣？實際上是形式一樣內(nèi)容不一樣，形式是都是用無線網(wǎng)絡，但在Wi-Fi上傳輸?shù)男畔⑴c這里的傳輸信息是不同的。

我們需要對成本、擾源、上下行可按需的分配，以及拓展性進行考慮。電力線物理結(jié)構(gòu)的一致性可以幫助我們避免在改造上出現(xiàn)過高的成本。隨著用戶數(shù)量增長以及需求的多樣化，如何協(xié)調(diào)用戶需求需要我們進行考慮。在一些固定的應用場合，我們的可見光通信技術(shù)已全能夠提供超高速的數(shù)據(jù)下載。

基于工作實踐，我有一些想法。一個是頻譜。例如，兩兆以上的PLC，有專家提到是否可以放在手機里。答案是可以的，在系統(tǒng)方面將可以獲得更多的成果，其好處是在系統(tǒng)里可以實現(xiàn)與定位相關(guān)的融合。這也為系統(tǒng)的應用打下了基礎(chǔ)。另一個是在信息方面，我們采用的是8.2.11和PLC結(jié)構(gòu)。因為通過這種有機組合，能夠避免發(fā)生不良事件。我們要做到照明為主兼顧通信，實現(xiàn)對用戶應用的進一步支持。另外，還有多址方案，我們可以根據(jù)用戶收到的信號強度的強弱，合理地設計用戶需要的服務資源。最大限度地利用這種方式將能夠為用戶提供更好的服務。

在電力方面可見光與PLC可以有多種結(jié)合方式。

第一種是變電站里。根據(jù)我們實地考察經(jīng)驗，變電站里設置了電磁屏蔽，應該沒有手機信號。如果要進行定位，確保巡檢人員處于安全范圍內(nèi)，就需要應用可見光通信技術(shù)。因為，在變電站里是有照明的，我們希望可見光通信在其中能夠發(fā)揮作用，這還需要做一些技術(shù)驗證。

第二種是衛(wèi)生部目前在試點醫(yī)院里面對電磁敏感做的試點。我們希望可見光通信，特別是視頻傳輸，能夠在其中發(fā)揮作用。未來我們需要進一步嘗試，并對已有的系統(tǒng)進行進一步驗證。

第三種是在一些娛樂方面的應用。北京地鐵5號線應用了PLC技術(shù)定位。我們希望可以與可見光通信技術(shù)相結(jié)合，在使行駛的車箱中進行視頻廣播，乘客可以戴耳機聽，互相之間沒有干擾。

還有一些應用，如在購物中心的定位導航等，這些都需要有一個交互的智能終端。我們在前面提到的發(fā)布PLC的網(wǎng)絡和傳輸器，可以將信息加載在上面，通過LED燈將信息傳遞出來，然后采用一種適合的方式傳輸?shù)街悄芙K端里。

我相信，隨著我們聯(lián)盟設備的升級、可見光研究和產(chǎn)業(yè)化工作的逐步深入，未來將有非常廣闊的前景和寶貴的機遇。例如，讓手機生產(chǎn)廠商接受我們在可見光方面的系統(tǒng)設置，接受可見光無線通信方式和有線通信方式結(jié)合的方式。

目前，我們團隊正在考慮VLC-PLC的深度融合問題。我們非常希望，也非常愿意在聯(lián)盟的統(tǒng)一指揮下，配合其他高校院所、企業(yè)機構(gòu)一起進行探討可見光的相關(guān)問題，將工作做扎實，最后一起為推動VLC-PLC的發(fā)展應用作出貢獻。

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