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可见光通信知多少:关于可见光通信的尖锐回复

2016-6-21 08:03:23 显示全部楼层

  可见光通信取得重大突破?

    日前,记者了解到,经工业和信息化部测试认证,中国“可见光通信系统关键技术研究”近日获得重大突破,实时通信速率提高至50Gbps,简单来说,这就意味着未来只需0.2秒就可以下载完成一部高清电影。真能像新闻所说具有如此大的革命性影响吗?
  up forza,工程师:可见光通信世界上已经研究很多年,新闻中的“突破”没看出来,光通信很多的优点就是其缺点。可见光通信目前最大的问题就是没有杀手锏级别的应用就像手机APP远程控制热水器开关,你说有用吗,有用,你说用吧,也没那么想。
  李朔,财务/会计:过去说有辐射,要求拆基站,这下好,连路灯都要拆了。
  张剑:关于这件事我似乎有一点发言权,我想谈谈个人的理解:
  1、从学术研究角度看待这项技术,可见光通信基础研究有两个核心指标,一是实时传输速率,二是调制带宽拓展,国内外研究领域围绕这两个指标开展了持续研究,国外学者做到10Gbps,我们把这个速率提到50Gbps,调制带宽拓展到420MHz,这种基础性的研究有没有意义,我想是有的;
  2、从技术定位这个角度看待这项技术,可见光通信作为一种中近距离无线传输技术,使用了带宽达到300THz的可见光谱,是不是可以在一定程度上缓解当前无线电频谱资源紧张的问题,我想是有的;
  3、从应用转化角度看待这项技术,相比室内高速接入应用领域,我更看好水下等方面的应用,可以在广阔的海域提供一种中近距离无线宽带信息传输方式,我想是有用的;
  4、从技术成熟度看待这项技术,100Mbps以下的低速传输技术已经比较成熟,但这项技术涉及通信、照明、电力等许多行业领域,涉及产业链绵长,能否形成规模化市场是存在诸多不确定因素的,我想不能盲目乐观;
  5、从预期市场规模看待这项技术,所谓万亿级市场可参见2014欧洲可见光通信市场调研报告英文版,2022年能否达到这一规模,请让我想一想。
  Eremita,编程、通信、吃、没有特点:光属于高频电磁波,频率越高衰减越快。目前的WiFi一般工作在2.4G和5G下,一般也就30m~100m。可以相像光通信,一般也就可以在一间房间里传播。(空气内能量以2次方甚至3次方衰减,所以增加传输距离需要“次方”的增加功率)。
  所以,我觉得光通信的应用范围有限。
  但是鉴于现在频段资源这么珍贵,工业界也可能会做吧。学术界这几年挺火的。
  一点拙见。
  Ps:挡住信号是不会的。光虽然直线传播,但是有反射和折射。
  另,看到人说“光通讯到处都是干扰, 汽车的大灯, 广告牌, 闪电等等. ”
  但是,这些光源在某一频段内都属于高斯噪声,频率上是功率均匀的。我们现在使用的通信频段也充满了各种噪声,但在一定信噪比下,通信是没有问题的。
  还有人说(实际上是同一个人)说:“可见光保密通讯应是最差的, 谁都可以收的到.”
  我猜测这位朋友不了解通信或者安全,保密可以做两方面工作:一是,别人收不到,对应的是有线通信(有线通信已经落伍了,玩的人比较少了,可能只有光纤还比较火吧);二是,别人收的到,但是不知道什么意思(主流)。
  Adios,隔壁清华|研究生|计算机专业|不修电脑谢谢:刚听完邬江兴院士的精彩讲座。
  果然如传闻所言,邬院士乃“性情中人”,演讲起来如“小钢炮”一般,怒目圆睁,底气雄浑。
  所以,“LiFi具有万亿级别的潜在市场规模”,这话你们听听就算了。之所以说“万亿”而不是“千亿”,我想,大概是因为“万亿”比“千亿”……更……顺……口……一点……╮(╯_╰)╭
  国内做网络的山头也是蛮多,邬老板发家自解放军信息工程大学,所以team大多都带有军方背景(咳咳再多说可能就被查水表了)。既然成为了院士,就不能“只为科研而科研”了,国家项目这么多,做网络的只是这沧海中的一粟。怎样养活这么多的研究者?不吹吹牛皮画画大饼,怕是很难让资源分配者买账滴~
  况且,有人的地方就有江湖。
  所以,“万亿或者千亿”,别当真,“一句话”而已。放在学术界和企业界来看,连个波澜都吹不起……顺手帮个小忙鼓吹一下热点话题,没什么不好。想必邬老板也不指望一句话就能让“LiFi飞上天”,毕竟WiFi还能火几年,不如细水长流慢慢来。
  bongbong,是流窜家,也是半个科学家:以前跟老师做过一点可见光通信的东西,当时实验室里遇到了传输速率这个瓶颈。还是要看能不能做出了成规模的产业吧,从直观上来看,作为百米以内级别的无线接入业务,前景还是挺诱人的。
  王rz,大学生/电子科学技术:据说这个技术发明的时候主要是用来解决宇宙飞船等环境内的通信,这样来看通信的条件还蛮适合的,也少了很多电磁干扰。
  
  5G和LiFi哪个更具发展潜力?

    WotChin:可见光通信从根本上改善了传输的有效带宽,据称可以达到1GBPS,而5G WIFI能够速度更快的主要原因是抗干扰能力更强,并不是从本质上改变了带宽,等到5G普及之后,依旧会出现2.4G的问题,可以说这只是延缓了堵塞,没有解决堵塞。
  从信息论的角度说,光通信的信道前景更光明,也没什么大的干扰问题,而WIFI技术在2.4GHZ的信道上总是出现相互干扰的现象(用的人太多了),所以开发出5G的WiFi,在5G普及的时候,这样相互干扰的情况还是会存在的,根本没有从实质上去改良信道。信噪比仍然会更低。至于目前来看,5G比LiFi要可靠得多。
  某火山,前软件工程师通信工程师:
  我与@WotChin的观点相反。
  不管是可见光,或者相近的频谱,确实带宽极高,在光纤中轻松实现T级别的速率,在空气中实现G级别的速率,但它的缺点也很明显,一片纸就能挡住信号,这是致命的缺点,这导致了应用它的设备必须是固定或半固定的,也许笔记本或者平板大小的终端,是可能的最小限度。所有可以揣在兜里或者可穿戴的设备,它都不适合,或者必须需要非直视的通信方式进行补充。
  5G现在的研究主要在现有无线通信频率中,也包括了对更高射频频率的研究,现有研究已经实现了G级别速率。
  频率,带宽,功率,覆盖,干扰,复用,速率,这些东西都是相互影响需要权衡的,LiFi把天平完全拨向一端,决定了它的适用范围将会比较有限。
  郎凯:空气中实现G级别速率也没那么轻松,LiFi不是激光,它所谓的带宽是电转换光时的调制带宽,均衡做得好也就百兆左右吧。它还是比较依赖OFDM,MIMO等技术把速率提上去。
  老小聂:@WotChin回答中说到的5G,我的理解是5GHz,而不是5th Generation。
  @某火山回答中的5G,是5th Generation。
  问题中的5G,我觉得是5th Generation,在后面的5G,我均指5th Gen
  拿LiFi和5G技术来比,内涵是不完全一样的,5G,更偏重于整个构架和技术规范,互操作,而LiFi更多的是个承载层的东西。
  LiFi更可能的应用场景,是在传输层面,或者是RAN的室内覆盖场景,如果把5G技术作为一个系统来看,LiFi充其量只是这个系统的一个或几个组成部分的选项(相对传输应用场景)或者替代技术之一(相对RAN的室内覆盖场景)。
  {C}{C}
  {C}{C}
  马昊:anything can be claimed to be components of 5G now,including Li-Fi.......再这么下去,6G估计都可以是5G的一部分了....
  WotChin:谢邀,刚刚犯了点儿错,感觉很失落,正好来了个问题,转移下心情吧,我的看法是LiFi潜能更大。看到@某火山的观点,说得有道理,姑且再谈谈我的看法吧。
  光保真技术在未来的用途并非是实现WiFi将终端连入互联网的目的。我同意WiFi无法被LiFi代替,因为WiFi技术已经很成熟了,现有的带宽也足以满足人们日常需求。
  然而在某些应用场景,当在KFC上网时,如果周围上网的人越来越多,那么你会发现网速变得很慢。蜂窝网络也是如此。与此同时,根据思科的数据,每年通过移动设备发送的信息量都在翻番。
  在这种背景下,我们可以将一块集成电路嵌入在任何能够提供光源的LED上,实现公共场所的组网。Haas说,他的技术有一个重要优点,这就是不需要再新建任何基础设施。而传统射频信号的发射需要能量密集的设备。他表示:“我们使用现有设备。可见光频谱没有得到利用,没有得到监管,我们可以进行高速通信。”
  
  是否可将LIFI用作室内定位?

    SONG Kevin:这个想法完全可行,就是成本略高,需要把商店里的灯全换掉
  小光:可以在现有的LED灯上加装电源驱动模块,然后通过手机前置摄像头来完成数据识别。
  我们目前正在推广的就是基于可见光通信的室内定位技术。已经比较成熟。感兴趣的话可以搜索华策光通信。【注:恰巧,上周智库君采访了华策总经理胡宁斗,他用实例证明,LED灯具实现定位功能只需增加1%~5%成本】
  张弓:每个灯加个无线模块,利用接近式定位倒是还靠谱一点。光信号的发射功率比较低,而且需要视线传播,即不能有遮挡,比如你转个身就收不到信号了,所以实用性很受限。
  
  LiFi 能与WiFi PK 么?

    陈鹏:即使条件都满足了,LiFi可以上市了,在WiFi的市场到极限前,LiFi是上不了市的。
  Jalk Chen:WiFi很明显更成熟,而且现在的速率也很快了,我觉得LiFi不大可能取代WiFi,但是这个技术可以在一些别的场景找到应用。应该说其最大优势是无电磁波辐射,有些对电磁敏感的地方可以用。
  微凉的风: 只是时间的问题,在新的技术没有面世钱,LiFi的成本更低,速度更快,距离更广,对人身体的伤害更小更环保。当然前提是开灯。
  姚开盛:这样以后真的可以说:“请让一下,你挡着我信号了。”
  王雷,程序员、创业者:个人感觉这个技术还是有一定应用前景的,但是不大可能有深远的意义。有个TED演讲一开始把移动通信技术(cell network)说得一无是处,似乎LiFi可以改变一切,但是LiFi其实并没有解决信号远距离传输的问题,因为在信号转码为LiFi的时候,大部分传输过程已经用其它方式(有线或无线)完成了,这里把LiFi和移动通信相对比有点偷换概念的嫌疑。我觉得LiFi应该和Wifi,bluetooth是一个层面上的技术,但是还只能局限于单向通信,所以可能更适合于广播(比如在演讲时用灯光把讲稿发送给观众,或者用交通灯广播交通状况等),而不适用于网络通信。
  如果PLC技术能早日成熟起来,结合LiFi,也许应用场景更广一些。
  hugh lewis:我认为从长远看,很可能在很大范围内取代wifi。原因:
  1.电网的数据传输可以和LiFi结合,降低数据传输成本,实现LiFi普及(我目前发现自己是第一个想到这个创意的);
  2.反向数据传输可以用其他无线波段补充;
  3.无线谐振输电技术实现的无线输电可以消除环境干扰问题。(隔离光的地方,可以通过短距离无线谐振输电技术解决;这个创意我发现自己也是第一个想到的);
  4.电网数据传输和LiFi的结合可以轻易地解决LiFi传输距离的问题;
  5.LiFi的标准尚未制定,其波段的优势使得其带宽有很大提升空间会远远超过新的wifi标准带宽;
  6.能耗问题解决方案,开关设为三档:明灯、单一数据传输(微功耗)、关闭。
  谢岳嵘,保险行业it人士资深网虫:畅想新科技带给未来的发展,人们常常会犯一个问题,要求技术面面俱到,在每个技术的细节都没有问题;在使用上,又要求在各种应用场景下都能否发挥作用。
  十多年前,电子商务是一个笑谈。当时的人们众所周知,电子商务存在的种种弊端,支付领域、流通领域、人们使用习惯等等。在一个任何条件都不具备的坏境下,一个青年怀着自己都说不明白的对电商的期望上路了,而今马云的故事大家都知道了。
  一项技术,不需要面面俱到,它只要有一两项极端牛逼的长处,同时短处又不至于影响到使用,然后长处又有几个典型的市场足够广阔的使用场景,这就够了。
  技术的短处会逐渐进展而弥补,使用上的短处用户会自己找办法克服,全应用场景,让用户、让市场自己来发掘。
  Lifi 最牛逼的地方在于高带宽。不需要到Gbps,哪怕是几百的Mbps也够了啊。下载一部普通的1、2个G的电影、游戏、电视剧,分分钟的事情,那不得爽呆了啊。
  现在很多家庭都已经光纤入户了,但是入户以后的问题却没有解决,wifi太慢,光纤入户了也体现不出高带宽。有了Lifi,家庭的娱乐生活开启新的天地。
  用户有了高带宽,使用习惯了就可以发生新的变化。3D图像能展示出更多的内容,立体交互性更强,虚拟场景更容易实现等等。
  至于长距离数据传输、汽车与道路信息交互、在公共空间如何利用Lifi等等,考虑得那么长远干咩。用户在家里带宽用爽了,更广大的市场自然会涌现。
  Lifi从业者们,加油啊,前途光明呢。
  DD YY:在大规模普及之前,LiFi有几个大问题需要解决:
  反向通信:从LED灯泡发射信号到手机上的光电二极管只解决了问题的一半,如何从手机发信号回去才能保证通信链路畅通(当然可以用无线电通信作为补充,不过这让这个技术的标准化变得很难)。没有人希望自己的手机在欣赏视频的时候还亮着大灯泡。
  环境干扰:环境光源有时候会工作在同样的光谱频段,这时候如果环境光源比较强,很有可能LiFi会无法正常通信,由于信/干噪比(SINR)太差。你能容忍太阳光太强的时候,屋里面没法正常通信吗——没错,你手里的红外遥控器在阳光太强的时候有可能会失灵,LiFi也一样。
  通信距离:虽然在实验室中有论文号称通信能达到1Gbps的带宽,在一般没有专家指导的安装环境中,这实际上很难达到。可以期待的带宽应该在Mbps范围。
  竞争技术:而且并不像LiFi的声称者所说的那样,无线电通信就不能做到LiFi的优点,实际上WiFi联盟正在制定一个新的标准802.11ad,在60GHz通信,也具有带宽大(~7Gbps)、距离短(~10m)、保密性能好(无法穿墙)等等特点。个人的经验,要知道一项技术好不好,不仅要听技术的倡导者怎么说,更要听技术的竞争对手怎么说。
  关联技术:搞可见光通信,就意味着做出来的产品不仅要符合通信的标准,还要符合可见光的技术规范。相关的产品要有更多的认证工作要做,这可能不是一两年就可以完成的。而且怎么通过有线把通信网络接入每个灯泡,也不是那么简单的,目前比较有希望的是同电力线通信(PLC)联合。
  标准化:目前802.15.7还刚刚起步甚至没有一个统一的标准,前面还有漫长的路要走,要形成一个有影响力的产业,不是一家公司能够做到的。目前来讲,产业链里面还缺少重量级的公司加入。
  另:不是黑Haas,相反和和他短时间接触对他的了解,就很尊敬他的探索精神和他所做的工作。不过个人认为他许诺的将可见光通信用于交通、医院、航空的应用还有很多实际的困难。将来LiFi也许在某些领域会有比较好的应用,但是替代WiFi绝对是是痴人说梦。
  马昊:感觉楼上有些回答稍有疏漏,在这补充下。
  可见光通信(VLC) 是2004年日本庆应义塾大学的Nakagawa教授首先提出来的(智库君注:《LED市场》资料显示:1998年香港大学的G.Pang等人利用LED交通指示灯为车辆传输语音广播信号,首次实现了低速的无线LED可见光传输。)之前人们主要把无线光通信的研究集中在激光和红外上,然后因为LED产业的蓬勃发展,加上LED本身为固态器件有这不小的带宽,有天Nakagawa教授灵机一动,想出用灯泡传信号的一条妙计,可见光通信随之应运而生。Nakagawa教授在之后两年也发表了关于探索电力线和可见光通信结合的论文...总之,Nakagawa教授是VLC的创始人..不是英国的Haas教授。Haas教授是许多年后才提出了Li-Fi这个高大上又接地气的名字。当然不能否认Haas在VLC上的贡献,但是许多教授的贡献不比他小,不过Haas确实很善于推销可见光通信这个概念。科学上的技术在初期确实需要人使劲推销了,先不管这个技术到底是不是最好的了..Haas是搞光通信出身的,当然会支持自己的阵营...
  先根据上面的一些回答的几个方面扯下吧
  反向通信:现在绝大部分的研究都是集中在可见光通信(VLC) 的下行。上行基本上三种可能性,第一个是可见光..这个确实不大可能...第二个是红外,但是红外方向性也太强...总不能总把手机指着LED灯泡去.. (不过貌似Li-Fi系统里Haas现在就是用的红外..母鸡为什么haas要选这个..)。第三个,就是普通无线通信,用RF信号上传信号。个人觉得这个是比较靠谱的,毕竟现在的手机笔记本都已经有这些RF transceiver了,不过问题是这样需要发射器端也要有无线接收机。
  对于环境干扰,对于@DD YY 的回答我有些异议。我不担心环境干扰,因为不管是再强的太阳光还是周边白炽灯荧光灯,对可见光通信影响其实都不大,因为太阳光白炽灯光荧光灯光里面没有信号,属于直流分量,他们带来的影响主要是会产生散粒噪声(shot noise).其实这个噪声相对也很小了,不是大问题,因为室内可见光通信的信号强度确实相当大,这些噪声搁在这都不算是个事儿... 信噪比还是杠杠的...比RF不知道要高到哪里去
  其实真正的干扰是可见光通信器材之间的干扰,因为毕竟我们屋里不可能只有一个LED灯泡,屋子一般面积又不大,一个接收器可以接收到许多LED发射器发射的信号,这个干扰是致命的。所以这些发射器之间需要协同作业,一个方法就是用电力线或者以太网线进行互联。
  通信距离的问题,现在最快的速度号称只用一个LED就能实现3Gb/s,(智库君注:2014年数据,最新数据不明。)OFDM啊,最好的LED灯泡啊,全都用上呀么吼嘿,不过发射器和接收器之间确实只有10厘米左右..(坑爹么这是)。不过即便是放到正常的距离(2-3 m). 个人认为几百Mbps的速度应该也是没问题的。
  现在IEEE 802.15.7 VLC的标准也出了,标准里面技术使用相对保守,也就能达到几十Mbps。现在学院派的科研工作者们都在考虑在VLC里用OFDM啊,可是LED作为发射机它的工作范围又非常小,而OFDM信号的波动范围又特别大.....这些都是相对boring的东西,放下不谈。
  个人认为VLC是没办法取代WiFi的,Wi-FI便宜方便也可以满足大家的需求,可见光通信确实只能作为一个备胎……但是不能否认这个技术酷炫的本质。因特尔的人貌似刚刚发文说LiFi是行不通的,因特尔内部的相关研究都停滞了,但是VLC作为汽车间的通信媒介,前景还是大大的,因为未来的汽车都会配有照相机,而汽车车灯又都是LED,LED发射,照相机收,车间传输就能实现了。台湾有个教授也研究车间的可见光通信,不过他是专门研究摩托车间的。因为台湾山路多,大家经常骑小摩托......
  其实我觉得可见光最有前景的,或许是玩具市场了。
  Seal Qiu:可以用这幅漫画来回应
   cd86b30bc6858bc5865dae8d56e94581b823ec8e.jpg558x1024 101 KB


  用蹩脚水平直译——
  小孩:您知道什么最酷么?船车!当你把车从陆地开到海里,“砰”地一声,它就变成船啦。
  大人:那没什么卵用啊。你要出海,把车停一边,再租个船,简单又便宜。而且,即使这种车船一体很容易造出来,但你很可能仍然想分开用。
  小孩:大人的世界真没劲。
  大人:就像行尸走肉一样。
  翻完感觉味道不对,求更好的翻译,下点酸甜辣等正确的味道。
  来源:知乎

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