浦东新区发展可见光通信产业的投资项目报告书-dra.docx

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UC-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，符合人们对个性化活动的需求。只要有可见光不能透过的障碍物遮挡，或用窗帘遮住光线，半导体照明信息网内的信息就不会外泄，具有很高的保密性。（五）节能经济可见光通信与LED光源自然结合，在节能环保方面优势显著。同时，可见光波长较短且前端处理器件成本低廉，因此有利于无线通信系统的小型化、低成本设计。未来利用现有的照明线路实现通信，几乎不需要再新建基础设施，而传统射频信号的发射需要能量密集的设备，因此可见光通信技术在基础设施方面可以减少前期投资成本。（六）绿色健康可见光通信是一种健康通信方式，可见光辐射对人体的安全性已经得到长期验证，而无线电辐射对人体的危害程度尚未有定论。此外，可以对无线通信覆盖盲区进行填补，比如在无线受限、传输时媒介或障碍物的深度衰减环境（如地铁、隧道、海水）、用户高度密集区、舰船舱内这类无线通信非常不畅的地方。可见光通信行业是LED的子行业，而相比于白炽灯等传统照明方式，LED照明本身具有绿色环保的特点。按照2011年11月我国政府颁布的中国逐步淘汰白炽灯路线图，2016年10月1日起，禁止进口和销售15瓦及以上普通照明白炽灯。这不仅是提高能源使用效率的措施，也是积极应对全球气候变化责任的承担。伴随包括中国在内的诸多国家对于白炽灯的禁令大潮的来临，LED照明产业将得到更大发展，为可见光通信产业提供坚实基础。LED照明结合可见光通信技术，将向智能、健康方向迈出更大进步，造福人类!（七）场景化 可见光通信技术的潜在应用领域多布局在各类经营消费场所、安全生产、交通运输等地方，不同的使用环境，用户在联网过程中会产生不同的使用需求，需要不同的增值服务和特殊服务。感知用户在不同使用环境中的联网需求和特殊需求，也是可见光通信走向产业化过程中的一大特性。四、应用领域可见光通信技术广泛渗透于室内导航、智能交通等多个领域，是目前国际上少有的产业关联度高、带动能力强、应用领域广的前沿尖端技术。据国际权威机构统计，未来可见光通信技术应用的产业规模可达万亿级别。可见光通信技术的具体应用领域包括：（一）照明与智能通信领域 白光LED可以同时被用于照明与通信，因此信息可以在室内环境下进行广播，并同时满足照明的需要，利用LED灯光为信息终端建立起的可见光通信网络还可实现对家用电器以及安全防范设备等控制终端的智能控制，从而构建室内高速兼容、绿色低碳、健康安全的新型室内高速通信网络，提供室内高速率、大容量的数据传输能力，促进照明、智能通信、智能控制三者的有机融合，将为我们提供更加节能、环保、方便和现代的城市生活方式。（二）射频辐射敏感或受限领域在飞机、医院、工业控制等行业，由于其对于射频电磁辐射有严格要求，鉴于可见光通信的传输媒介安全无害、没有电磁辐射，可以大规模采用可见光通信系统为医疗机构、飞机舱、矿井下、加油站、油料库等电磁敏感区域提供有效满足无线通信需求的解决方案。以飞机照明为例，利用LED阅读灯作为网络接入点，阅读灯下方的电脑、手机等设备就能接入互联网进行通信和收发邮件，使飞行旅程更舒适、更便捷。另外由于无线电频率不能在水下有效传播、存在传输途中的数据损失等问题，利用可见光通信技术实现的水下高带宽通信在海啸监控、地震监控、海底考古、潜艇内部以及搜救工作领域均有广阔的发展前景。（三）信息安全和安全通信领域尤其是在政府、银行、金融、海关等由于信息安全需求不能采用传统射频无线通信系统的行业，由于白光不会绕射穿墙，因此具有较高的保密性，可开发的市场容量巨大。此外，可见光通信还可以实现手持终端之间的点对点通信，并在智能门禁、手机支付、防伪及手机数据安全传输等智能移动设备的近距离安全通信领域有广泛的应用空间:传统通信方式在提供了便捷支付地同时不可避免会带来用户信息泄露的潜在危险。可见光通信的定向辐射、快速衰减特性，无疑提供了更为安全的支付方式，通过与手机的结合，应用于移动安全移动支付领域，避免了现有技术带来的帐户信息泄漏。（四）视觉信号与数据传输领域 信号灯在航海和地面交通等领域有着非常广泛的应用，它通过颜色的变化给人们提供信号，而将数据通信与信号灯相结合则可以为交通管理提供更好的安全性和可靠性。目前，基于可见光通信的信号灯已有若干演示系统，如将数据由交通灯传递给汽车，或将数据在汽车与汽车之间传递等。可见光通信能便捷地将数据传递给用户手持终端。这种显示与通信相结合的系统在机场、博物馆等场所有着巨大的应用前景。（五）室内定位与导航领域现代社会人群80的活动发生在室内环境，而随着城市化进程加速，巨大建筑物、地下停车场等室内定位需求日益迫切。GPS和DB2等系统已经有效解决了室外定位问题，却很难实现室内移动用户的精确定位，依靠建筑物内的照明设施，借助可见光通信技术可以将用户的位置信息通过LED照明设施进行传递，实现大型建筑物内的精确定位、导航服务。与室外定位结合，可构成室内、外深度覆盖的无缝定位服务系统。目前，已有国内外多家研究机构成功实现了室内定位实验，并且国内已有企业在地下矿井定位、超市导购、停车场导航等应用领域进行了项目尝试，取得了较好的效果，正在准备进一步推广。五、研究技术发展趋势/行业发展潜力（1）行业发展潜力可见光通信产业的发展与通信、LED照明、集成电路等诸多行业息息相关。以上海浦东新区为例，近来年，上海地区，尤其是浦东新区的集成电路设计与制造、网络通信基础设备等处于国内乃至国际领先水平，为发展可见光通信产业奠定了非常良好的基础。1、通信业浦东新区作为上海通信制业的重要集聚中心，通信设备业是浦东新区经济发展的重要支柱产业之一，包括网络通信设备、无线通信设备、光通信设备、通信终端在内的完整的产业链。集聚了上海贝尔股份有限公司、上海昌硕科技有限公司、威宏电子（上海）有限公司、诺基亚通信（上海）有限公司、上海华勤通讯技术有限公司、上海博达数据通信有限公司等在内的业内重点企业。2013年12月4日，国家正式为三大运营商发放了TD-LTE牌照，标志着全球潜力最大的LTE市场正式启动。LTE带来了更大的带宽、更高的容量和更加低廉的应用成本，这一切都将有力的促进移动互联网应用服务的发展。同时，移动互联网应用服务的发展也将直接带来移动数据流量的大幅度提升，进而成为促进运营收入增长的重要驱动力。今后随着智慧城市建设，面向教育、医疗、金融、安防、物流、政务等众多领域均对行业定制终端有着庞大的应用需求，也将带动本市终端企业新一轮的转型发展。通信产业的迅速发展，对数据流量带来了更高的要求，为可见光通信技术的发展带来了机遇，同时雄厚的通信产业基础为可见光通信产业的发展提供了资源。2、LED照明业2013年，中国半导体照明产业整体规模达到了2576亿元，较2012年的1920亿元增长34%，其中上游外延芯片规模达到105亿元、中游封装规模达到403亿元，下游应用规模则突破2000亿元，达到2068亿元。2013年中国半导体照明应用领域的整体规模达到2068亿元，虽然也受到价格不断降低的影响，但仍是半导体照明产业链增长最快环节，整体增长率达到36%。其中通用照明市场在2013年启动迅速，增长率达65%，产值达696亿元，占应用市场的份额也由2012 年的28%增加到2013年的34%。2013年由于平板电脑的快速推开，以及LED背光液晶电视的渗透率继续提高，背光应用也保持了较快增长，增长率约35%，产值达到390亿元。LED灯具渗透率近10%、价格已接近大众市场临界点。2013年，我国国内LED照明灯具产品产量超过8.1亿只，国内销量约4亿只，LED灯具国内市场渗透率达到8.9%，比去年的3.3%上升近5个百分点，特别是在商业照明领域增长更为明显，据不完全统计，目前商业照明领域中LED灯具的渗透率已经超过12%。关键技术与国际差距缩小，创新空间巨大。2013年，中国半导体照明产业关键技术与国际水平差距进一步缩小，功率型白光LED 产业化光效达140lm/W(2012年为120lm/W左右)；具有自主知识产权的功率型硅基LED芯片产业化光效达到130lm/W；国产66片-82片生产型MOVCD设备开始投入生产试用，中国已成为全球LED封装和应用产品重要的生产和出口基地。此外，LED汽车照明、医疗、农业等新兴照明领域的应用也增长明显，在这些应用的带动下，除通用照明、背光、景观照明、显示屏、信号指示等应用之外的其他新兴应用领域增长幅度超过25%。光通讯、可穿戴电子以及在航天航空等领域的应用则成为继2013年之后，2014发展LED应用的亮点。当前，全球照明产业正处于向LED绿色照明升级换代的窗口期，可见光通信将绿色照明与绿色通信有机结合，在不影响正常照明的前提下，借助广泛覆盖的照明网络设施实现“照中通”，使得通信网络的搭建就像“拧灯泡一样容易”，无疑为解决通信“末端接入”和“深度覆盖”问题提供了一种便捷而自然的方式。3、集成电路产业根据上海市集成电路行业统计网（SICS）对上海集成电路产业180家主要企业的跟踪统计，2013年上海集成电路产业实际销售收入730亿元（其中包括产品出口69.98亿美元），比2012年增长9.3%。实现利润总额56.51亿元，比2012年增长32.8%。近年来上海不少集成电路设计企业在境外设立了分公司，以实现产品境外销售。就上海集成电路各行业而言，设计业发展最快。近几年都有两位数的上升，2013年又增长22.8%。芯片制造业稳中趋好，2013年全面好转，同比增长12.9%。封装测试业的增长幅度有所减小，2013年仅增长0.5%。近几年发展起来的上海集成电路设备材料业专业性很强，无论设备还是材料都集中为集成电路产业配套， 2013年继续增长6.6%。截至2013年底，上海集成电路产业的累计总投资额为245.61亿美元，其中2013年新增总投资为10841.20万美元。累计注册资金为110.58亿美元，其中2013年新增注册资金6242.72万美元。2013年新增投资大都属于现有企业的增资扩产，新立项的重大工程项目基本没有。累计总投资额和累计注册资金的行业分布如表。晶圆制造业一直是产业投资的“大头”，累计总投资额超过145亿美元。其次是封装测试业，累计总投资额超过51亿美元。2013年浦东新区集成电路产业实现销售439.86亿元，同比增长12.47%，其中设计业154.20亿元，同比增长24.94%；芯片制造业98.97亿元，同比增长18.37%，封装测试业149.6亿元，同比增长0.04%；设备材料业37.09亿元，同比增长34.46%。浦东张江是上海市甚至全国集成电路产业链相对比较完整、集中的集成电路产业园区。经过过年的快速、持续发展，产业链比重结构日趋合理，特别是集成电路设计业占各园区集成电路比重由2012年的25.20%上升至2013年的38.03；芯片制造业占园区集成电路产业比重由2012年的19.80%上升到2013年27.41%。可见光通信技术芯片的研发、设计、制造等环节是产业发展的重要部分，浦东集成电路强大的产业规模和能级为可见光通信产业的发展提供了优秀的产业基础和快速爆发能力。六、行业竞争对手分析（一）国际竞争情况目前，各国都在积极推进可见光通信技术的产业化，很多国家已经取得了相当成果。日本是VLC技术的先行者。2003年10月，可见光通信协会（VLCC）成立，并已完成可见光通信系统规范（VLCC-STD-001）和低速通信可见光ID应用规范（VLCC-STD-003）的制定。2005年，日本国土交通省联合松下、NTT DoCoMo、中川研究所等部门，在关西国际机场进行了可见光通信的实际验证。实验结果表明，利用LED灯可实现每秒数十兆比特（Mbit/s）的信息传输速度。2008年，日本海上保安厅联合卡西欧、东芝等多家公司，在千叶县进行了空间可见光通信实验，最长通信距离达到2公里。2012年以来，日本Outstanding Technology公司在大阪长岛温泉乐园进行了可见光讲解导航的应用，在参观者的智能终端上安装APP应用软件，通过接收特定场景的LED光调制信号，可以实现当前场景的讲解，与相关场景的位置导航等服务。韩国第一企划韩国-复兴实验室为韩国超级市场emart开发出一款智能手机APP，可向消费者提供实时店内折扣信息，并可充当店内导航工具。通过可见光通信技术，emart利用装在吊顶LED灯上的灯光发信器，向消费者置放在购物车上的智能移动设备发出信号，提供店面地图并标明特定产品所在区域。消费者可将它视为导航系统，快速找到指定物品以及折扣商品；同时，可见光信号还可以为消费者的移动设备下载折扣券，结账时让收银员扫描折扣券上的条形码便可享受专属折扣。韩国三星公司近期宣布，公司推出了包括可见光通信开发的一揽子计划,未来计划投资1000亿韩元，用于芯片和典型应用系统的研究。该公司目前正在基于LED的背光LCD平板显示器中试验使用可见光通信，以便用户能下载从产品信息到网站地址的所有信息。 在欧洲，欧盟的家庭吉比特接入（OMEGA）计划集成可见光通信、无线通信和电力线通信技术来构建家庭区域宽带通信网，使得通信速率达到1Gbps；德国西门子（Siemens）与德国海因里希鲁道夫（Heinrich Rudolf）研究所合作，将LED可见光通信速率成功提高至300Gbps，并且预计可以达到500Gbps；2009年，牛津大学的Dominic OBrien等人采用光学MIMO技术以提高可见光传输速率，并针对44 MIMO的可见光通信系统进行了实验验证；2010年，该研究小组针对MIMO-OFDM可见光高速通信系统进行了实验验证；2011年爱丁堡大学工程学院教授哈斯提出Li-fi的概念，让可见光通信进入全世界的视野。2008年，美国提出“智慧照明（smart lighting）”计划，以实现无线设备与LED照明设备之间的通信。参与该项目研究的大学约30所，人员包括在光通信研究领域具有影响力的美国斯坦福大学Joseph M. Kahn教授。在国家科学基金会（NSF）的有力支持下，波士顿大学智能照明实验室已经完成基于可见光的照明与通信功能。在标准化方面，推动可见光通信标准化组织包括日本电子信息工业协会（JEITA）、可见光通信联盟（VLCC）以及美国电气和电子工程师协会（IEEE）。韩国的三星电子和ETRI是VLC技术IEEE 标准的推动者，主持了IEEE 802.15 WPAN Task Group 7 (TG7) 可见光通信标准的制定工作。2008年，推出可见光通信协议IEEE802.15.7，给出VLC的三种应用场景：可见光局域网（VLAN）、信息广播（BI）和对等通信（P2P，Peer to Peer）。（二）国内竞争情况国内可见光通信产业化方向主要为煤矿井下安全通信应用、室内定位导航及移动近场支付等。各省市中尤其以广东方面发展最为迅速。东莞市政府已经承诺为支持可见光通信的产业化，将提供150亩产业化用地；每年研发资金1.2亿元，连续支持五年；国家和广东省科研资金1：1配套等相关政策。东莞勤上光电股份有限公司在2013年5月与清华大学签订了可见光通信和定位领域的合作协议，并在积极推进室内定位系统的研发和产业化。平安银行与深圳光启高等理工研究院合作研发的“光子支付”已经通过最后的测试完善阶段，拟于9月份正式推出。珠海华策光通信科技有限公司开发了一套叫 Ubeacon 的室内定位导航系统，目前在常州小商品市场进行了布局、试验，用户在商场内，打开配套的手机软件，可随时查看实时地理位置和实景地图，切换楼层平面图，查询优惠信息，迅速找到各品牌店、车位等，甚至咨询商品信息。天津方面在原有相关芯片产业化的基础上，积极争取可见光通信专用芯片的产业化落地。郑州市政府也承诺将每年提供一亿元研发资金支持可见光通信关键技术的研发。上海数字产业集团与信息工程大学合作研发，在煤矿井下安全通信应用方面取得重大科技突破，已经临近产业化。七、Lifi未来产业链及商业模式分析 目前Lifi技术尚处于研发阶段，距离大规模应用，尤其是走向家庭生活、社会经济的方方面面还有很长一段距离。其产业链和商业模式，也处于概念化阶段。鉴于Lifi相对于Wifi技术的升级和互补特性，全面了解Wifi行业目前产业链和商业模式状况对于Lifi行业的展望具有重要借鉴意义。（一）LIFI与WIFI产业链均涉及到硬件产品和软件服务提供商 Wifi行业是指涉及到WIFI信号的生成、分享、接收使用相关的行业，WIFI行业与LIFI行业的特殊性在于其涉及到硬件生产、软件服务以及系统解决方案等多层次企业。LIF行业涉及到的硬件和软件服务技术内容更加复杂、含金量更高。下图是目前WIFI行业产业链图： 类似地，我们估计LIFI行业的成熟离不开硬件技术的革新和软件驱动服务的供应。LiFi技术是运用已铺设好的设备，只要在灯泡上植入一个微小的芯片，就能变成了类似于AP（WiFi热点）的设备，使终端随时能接入网络，同时还要解决信息单向传递的问题，使得智能终端和芯片能够实现信息互动。灯泡芯片无疑是LIFI行业发展的关键硬件之一。（二）LIFI行业发展初期，硬件产品出售将是最重要的来源 硬件产品销售是传统硬件生产厂商的基本盈利模式，通过向客户直接售卖硬件产品来获取相应收入，其盈利的基础是硬件生产的规模化效应带来成本的降低，从而赚取差价。 硬件产品出售之所以在LIFI行业发展初期提供重要的收入来源，主要原因在于两个方面：（1）生产经营压力促使企业选择最简捷、最简单的收入来源-出售硬件产品，用以冲抵前期科研投入成本；（2）在LIFI行业初期，攻克技术难题后，为实现规模效应，赢得广大用户使用是实现该行业进一步发展的必然选择。考虑到国内商业环境，后台软件服务与大数据等技术相结合的服务模式还没有具体产出，软件服务的实用性和完善性还有待提高，“硬件免费，软件付费”的模式尚不具备大规模应用条件。 考虑到LIFI行业目前所处的阶段以及巨大的应用前景，行业发展初期政府资源的支持将是促进该行业蓬勃发展的重要动力。地下矿场、飞行器等场所对于安全、快速的无线网络的需求将推动该技术的进一步发展。 目前，科研院所在LIFI技术的研究方面具有众多宝贵经验，企业和高校合作研究将是促进技术产业化的重要途径。（三） 成熟LIFI行业可能的三大商业模式参考国内已经起步的WIFI行业，未来LIFI行业主要参与者一方面将精力专注于扩大产品覆盖面，争夺市场，另一方面将深入挖掘行业价值，与广告、数据处理等行业融合发展。后者主要概括为流量价值模式、商家服务模式和业务拓展模式。1. 流量价值模式：运营商向客户提供免费的商业LIFI解决方案，换取运营权，将获取的流量以广告等形式进行变现再分发，利润与客户分成。此模式以流量经营为核心，更偏向媒体属性。2. 商家服务模式：运营商通过为客商户提供成熟的LIFI解决方案，将LIFI改变成一个连接消费者和商户的纽带，通过LIFI帮助商户了解客户需求，为商户提供附加服务和应用具有良好的扩展性。3. 业务拓展模式：运营商结合LIFI和自由业务，通过为客户提供LIFI解决方案，自建网络体系，加深自由业务的深度和广度。这种模式要求运营商不仅掌握LIFI核心技术，而且在自有业务方面具有很强的经济基础。 此外电力线通信技术和可见光无线通信技术有机融合的PLC技术将是商业化运作的一个坚实基础。一般情况下，LED 照明基站灯都是安装于公路两侧、天花板以及交通枢纽上的，其在通信电缆方面的使用成本上往往过高，运营效益也有待于进一步的提升。而如若把 LED照明系统与电力线载波通信结合在一起，通过电力线的利用来进行通信信号的传播，则可以将投资成本进行有效降低。电力线通信技术与 VLC 技术有机融合成的 PLC 技术，是利用电力线传输数据及话音信号的一种通信方式。而从无线通信技术的发展趋势来看，PLC 技术已日益显现出了它强大的生命力，为通信打下了坚实的基础。 四、投资优势及局限性D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商 可见光通信具有极高的能源利用效率，其通信功率仅占照明功率的5%左右，且传输简单，设备成本低廉。相对目前的通信方式，可见光通信的优势在如下几个方面尤其显得突出：D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商 1.成本低廉和节能：现在广泛使用的无线电数据传输方式，最显着的使用领域即无线移动通信（手机），为了满足对通信效果的需求，要建立大量的基站以增强通信信号。现在仅我国就有140万个基站用以增强信号，但其能源利用效率只有5%左右，大部分能量都用在冷却上。可见光通信具有极高的能源利用效率，其通信功率仅占照明功率的5%左右；其信号通过LED照明灯具所发出，传输简单，设备成本低廉。D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商 2.频谱资源丰富：目前用于通信、导航、雷达、广播及无线电视的电磁波从长波到毫米波全波段的频率范围是从10kHz到300GHz，全部频谱宽度不大于3102GHz；而可见光的波长范围为380nm至780nm，频率范围为3.85106GHz到7.89106GHz，频谱宽度大于4106GHz，为现有通信频谱的13333倍。显而易见，可见光通信的频谱宽度远大于现在所有可用于通信的频谱宽度。D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商 3.可以做到“照通结合”：全球现有400亿件室内灯和140亿件室外灯，借助广泛覆盖的照明网络实现“照中通”，“有灯的地方就可通信”，有效解决了通信的“末端接入”和“深度覆盖”问题，且基本实现通信微功耗。D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商D9Y中国行业咨询网_行业报告_行业分析_市场调研_第三方市场数据提供商 4.信息安全的通信：无线通信中的射频信号对人体有害，容易对其他设备产生电磁干扰，不适宜在电磁敏感区使用，如飞机、医院等。无线电通信还存在电磁波泄漏的可能，不适用在需要信息保密的传输场合。LED可见光通信则没有电磁干扰等问题，且具有安全性高的优势，用窗帘遮住光线，信息就不会外泄至不需要信号的场所。可见光通信(VLC)具有免许可的宽光频谱、绿色环保节能、保密性好，尤其适用于电磁受限环境等优势，是一种具有万亿元年产值的抓手级战略型新兴领域，近年来，可见光通信技术呈现出令人欣喜的爆发式发展态势。 LIFI的局限性当然，作为一种尚在实验室的全新网络技术和产品，其未来潜力也不应被过分高估。因为，从灯光通讯控制到芯片设计制造等一系列关键技术产品，都是研究人员“动手做”，要真正像WiFi那样走进千家万户，需要通过一系列的产业化发展，还有很长的路要走。Lifi技术本身也有其局限性，例如若灯光被阻挡，网络信号将被切断等等。因此，它并不是WiFi的竞争对手，而是一种相互补充，有助于释放频谱空间。具体局限性分析包括以下三个方面：（1）产业化格局方面与Wifi相比，Lifi技术是一个全新的技术形式，虽然从原理角度分析，Lifi比较简单，但是想要大规模普及上述技术，使其进入百姓生活之中，必须通过一系列的产业化发展，形成完整的产业链结构，而目前Lifi技术仍然处于实验室阶段，想要将通信网络接入每个灯泡，工程量巨大，目前还没有哪个企业加入上述行业。（2）技术方面灯光与无线电波的情况不同，无线电波穿透性很强，甚至可以穿过一定厚度的墙壁来传输信号，而光却不具备上述特性，如果灯光被阻挡，网络信号将被切断。（3）政策方面可见光通信技术，不仅仅涉及通信技术范畴，还涉及到可见光的技术范畴，所以上述行业将有大量的认证工作需求去完善和梳理。附件二 全球可见光通信产业发展大事记时间国家研究机构研究内容与意义1998年中国香港大学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2000年日本庆应义塾大学（KEIO）&SONY（KEIO）的中川正雄（M.Nakagawa）等人和SONY计算机科学研究所的Haruyama提出利用LED灯作为通信基站进行信息无线传输的室内通信系统，开辟了采用可见光进行数据传输的研究方向2006年中国北京大学北京大学首次提出基于广角镜头的超宽视角可见光信号接收方案，并进行了一系列的理论和实验工作2008年欧盟欧盟设立家庭吉比特接入计划（OMEGA），目标是构建家庭区域宽带通信网，集成可见光通信、无线通信和电力线通信技术，使得通信的速率达到1Gbps2008.10日本太阳诱电公司月东京国际电子展上，日本太阳诱电公司向全世界首次现场展出了白光LED的通信系统，最大传输距离达500px2008.12中国暨南大学教授陈长缨研制出国内首台白光LED可见光通信样机，传输距离大于2.5米2008.12美国国家科学基金会（National Science Foundation）美国国家科学基金会投入资金建设可见光通信研究中心，计划利用未来10年的时间开发LED无线通信智能照明架构2009年英国牛津大学牛津大学的Brien等人利用均衡技术实现100 Mbit/s通信速率2010年中国暨南大学上海世博会上，陈长缨自制的“白光LED节能灯构筑的无线通信系统”在“沪上生态家”展示区里展出，由此开启了中国可见光通信应用研究的序幕2010年英国牛津大学Brien等人展出室内可见光通信演示系统，利用16个白光LED通信，完成了4路高清视频实时广播2010年德国Fraunhofer Henrich Hertz Institute德国Fraunhofer Henrich HertzInstitute实验室的科研人员将这一通信速率提高到513 Mbit/s，创造了当时可见光通信速率的世界纪录2011年中国中国人民解放军信息工程大学由国家数字交换系统工程技术研究中心主任、解放军信息工程大学校长、中国工程院院士邬江兴领衔，组建了解放军信息工程大学可见光通信实验室2011年英国爱丁堡大学哈拉尔德哈斯教授演示了带有信号处理技术的LED灯泡如何将高清视频传输到电脑上，并将可见光通信命名为LiFi（Light Fidelity）2012.10中国中国人民解放军信息工程大学10月国家科技部把可见光通信立项为国家863重大专项，项目投入1400万，项目团队由解放军信息工程大学原校长、中国工程院院士邬江兴少将牵头，项目核心技术团队由多家国家一流高校组成，共同攻关项目关键技术。目前该重大专项的技术攻关团队代表着中国可见光通信技术的最高水平2013.5中国中国科学院半导体研究所通过研制可见光通信专用芯片，研发了基于半导体照明的照明与通信融合的新型智能家居系统2013年德国Fraunhofer Henrich Hertz Institute德国Fraunhofer Henrich HertzInstitute在实验室环境中，使用普通的LED灯泡，成功实现了3Gbps的数据传输速度，在现实生活场景（比如展会中），系统达到500Mbps的速度2013.9中国中国珠海华策集团斥资20亿元研究LED白光通信2013.10中国复旦大学迟楠教授课题组将网络信号接入一盏1W的LED灯珠，灯光下的4台电脑即可上网，离线最高速率可达3.25G，实时系统平均上网速率达到150M2013.10英国PureLiFi Co.英国哈斯教授创立的PureLiFi（原名为PureVLC）公司向美国一家医疗机构售出第一套LiFi设备，价值5000欧元（人民币约4.1万元）。这场交易标志着LiFi的实用商业价值正式被认可2013.10中国深圳光启创新技术有限公司推出商用化光子会议系统，室内的文字和多媒体信息通过天花板上的LED灯光进行传输；11月，中国光启智能光子系列产品亮相第十五届深圳高交会，国务院副总理汪洋在高交会上收获首张光子支付的支付存单2013.11中国勤上光电&清华大学成功研发出LiFi通信手机版样品2013.12中国重庆中国可见光通信产业技术创新联盟筹备会在重庆召开，和中国产学研投融资联盟在重庆签订战略合作协议。重庆成为可见光技术推广应用试点城市2014.1法国Oledcomm Co.法国Oledcomm公司在国际消费电子展（CES）上，演示可以实现光通信技术的手机设备。技术和工作人员将智能手机的前置摄像头改装成光线感应器，让观众亲眼见证LiFi光通信技术，传输速率约为10Mpbs2014.4英国爱丁堡大学英国苏格兰爱丁堡大学宣布研究出新技术，可使Li-Fi网络在10米内利用不足0.5瓦的电力，以1.1Gbps速度进行数据传输，其耗电量仅为10瓦LED灯泡用电量的5%2014.4中国解放军信息工程大学由中国产学研合作促进会、解放军信息工程大学共同主办的“中国可见光通信技术产业化启动仪式暨河南中平川仪公司LED项目投产仪式”在平顶山举行，标志着可见光通信技术由“实验室”走向了“产业化”发展的新阶段2014年日本太阳诱电 & 东阳电机日本太阳诱电与东洋电机共同开发出了利用可见光在水下进行高速无线通信的装置。使用在水中衰减率较低的通用蓝色LED，在水下实现了最大50Mbit/秒的通信速度2014.6中国华策光通信科技有限公司中国华策光通信科技有限公司研发的基于LED白光室内定位技术U-beacon系统的商业化运营APP“易逛”，在江苏常州市进行试运营并进入内测阶段，成为世界上首个实现商业化运营并实现室内3D实景地图的光定位技术2014.8中国广州全球可见光通信大会暨中国可见光通信技术创新与应用联盟成立大会在广州白云国际会议中心召开