光通信玩转“新材料+互联网”

刘超

有这样一种光，人们既可以用它照明，又能用它通信，而且信号不会随着距离和障碍物的增加而减弱。具备了照明和通信功能的光源真的存在，这就是光与互联网的完美结合——可见光通信。

所谓“可见光通信”是指利用可见光波段的光作为信息载体，不使用光纤等有线信道的传输介质，而在空气中直接传输光信号的通信方式。

而作为基于可见光通信技术应用之一的室内定位，是目前可见光通信技术最具商业化基础的领域。LED可见光定位是将需要传输的信息编译成一段调制信号，用脉宽调制的方法附加到LED灯具的驱动电流上，利用室内无处不在的光源作为发射载体，以不增加任何硬件的智能手机接收并解码，解析出灯具发送的ID信息。

LED的火爆根本停不下来

最近，在全美拥有近2 000家连锁商店的美国零售业巨头Target公司在少数商店中推出了自己的店内移动定位导航系统，这套系统可以让消费者通过二维码和店内的灯光完成对所有商品的信息搜索，这一最吸引眼球的信息载体就是LED可见光通信。

进入到Target店内，商店会首先通过LED灯中的光通信导航系统向顾客发送充满温馨的免费咖啡赠送信息，顾客可以一边品尝咖啡，一边开始自己的“Target之旅”。当顾客走在商店的过道上时，只要拿起手机打开Target的导航界面，手机里就会收到铺天盖地的商品促销信息，如果顾客输入自己想要买到的商品种类和品牌，相关信息就会自动分类发送到手机，顾客不用走冤枉路就能找到商品所在的区域和货架位置，而且系统会对不同品牌的同类商品信息进行比较。当顾客轻松、高效的结束购物过程之后，系统的应用程序还会帮助顾客到收银台进行付款。多么惬意的“Target之旅”！

相比于美国，国内消费者想要体验如此美妙的“Target之旅”也并非难事。据了解，江苏省常州市路桥小商品批发城成为国内首个可见光室内定位的“尝鲜者”，而提供此项技术的企业则是华策光通信科技有限公司（简称“华策光通信”）。

华策光通信是在半導体照明联合创新国家重点实验室研发成果基础上于2013年组建的一家高科技互联网企业。公司将LED可见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1m以内，解决了室内精准定位这一世界性的难题。

可见光定位技术是照明领域的一项重大发明成果，它让LED照明由单一的终端商品演变为一个产业链的链条，将带动室内位置相关室内地图、精准信息服务、新的社交形式构建、真实场景的游戏娱乐、室内行为轨迹的大数据等领域的发展，可为实体商超业，大型室内公共空间，专业领域等提供一系列的配套解决方案。

另外，可见光定位因其低成本、配置简、信息稳定安全、不受环境影响和保密性强等特点在智慧商城、停车场、酒店、展览馆、医院、博物馆、图书馆、核电站、矿井、军队、监狱等行业和场合均能得到广泛应用。如果追根溯源，LED可见光通信技术的实现，要得益于氮化镓、碳化硅等第3代半导体材料的突破。

曾几何时，当LED面世之处曾经不被看好，甚至有许多科学家对其将要替代现有的白炽灯这一趋势进行过怀疑，可见光通信更是想都没想过。然而，从LED被认可到可见光通信的应用，不过短短几年时间，恰恰在这几年时间里，LED应用的火爆趋势却势不可挡，引用一句广告语：根本停不下来。

究其原因，一方面，LED白光照明随着蓝光LED的出现成为可能，使人类的照明方式不仅局限于白炽灯、荧光灯等传统光源；另一方面，LED照明因其超长的使用寿命、低功耗和高通光率远远强过其他现有的照明方式，符合节能环保的可持续发展趋势；最后，LED的应用范围正在不断延伸和扩大，可穿戴设备的兴起将其推向了引发智能生活方式、智能家居、智能城市革命的浪尖。

新材料玩转“互联网+”

华策光通信CEO付强在接受本刊专访时介绍，很多产业包括互联网产业跟新材料的发展密不可分，如果没有新材料的产生，互联网的发展也会受到限制。从互联网方面来说，基于通信的元器件也是靠半导体材料的不断升级才可以实现，材料是支撑互联网和通信发展的基础。现在人们的生活已经离不开互联网，人们对互联网的要求也在不断发生着变化，那么材料也应该满足这些要求，互联网与材料的发展是一个相互促进的关系。

付强说：“可见光通信其实不是一个新概念，从20世纪五六十年代已经有人在对其进行研究，但一直没有投入到商业应用领域。其原因不单单是技术问题，还包括其成本和用户使用环境是否成熟等问题，华策光通信现在推出了可见光定位产品也是基于目前第3代半导体在技术和产业等方面的突破为其提供了基础，可见光定位技术让LED产品兼备了照明与信息传输的双重功能，使其成为了互联网的信息入口。”

政府对LED产业化进行了政策性的推动和资金的支持，使得LED技术水平快速提升、生产成本迅速下降，才能使得终端应用产品迅速进入市场并且铺开。正是由于LED照明市场的启动，基于可见光通信的室内定位技术才有可能进入到消费者的视野之中。

付强指出，可见光通信是材料进步推动下游相关产业发展的最好例子，因为材料的发展使得基于这种材料的应用才能成为可能，否则这些研究成果只能还是停留在实验室阶段，不可能达到产业化的程度。将通信与照明联系到一起不但符合“互联网+”这个主题，也反映出了“互联网将无处不在”的发展趋势，但是可能有大多数人不了解可见光通信与新材料的关系。

华策光通信在研发可见光通信技术之初就已经把未来互联网技术发展和用户的使用习惯等因素考虑进去，如果让手机用户在手机上专门为了上网而安装一个光敏器件，用户多半是会因为繁琐而弃之不用。可见光通信一个最大的优势就是可以做到点对点的精准定位，这是传统的移动通信依靠电磁信号无法具备的。基于此，可见光通信还被用在矿井工人在矿坑之下的定位，一旦发生意外，方便地上的人员组织施救；还可以用在核电站内部的维修与维护，核电站内部结构像一座迷宫，因需要隔绝电磁信号，所以最佳的定位方式就是利用可见光通信技术去引导工作人员寻找设备和进出。

“人们一提到‘互联网+就感到概念比较大，不好联系到新材料产业中，其实华策光通信所做的技术就是‘互联网+LED最有代表性的例证，很多产业都离不开新材料的支撑，但很多产业又不得不面对互联网浪潮谋求自身发展。新材料是基础，产业是支柱，互联网是引擎。”付强说。