全球可見光通訊系統發展趨勢與未來應用

刊登日期:2016/2/5
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照明是人類日常生活不可或缺的要素之一,其中 LED照明預期將成為主流,如果 LED照明結合通訊功能,將創造新的殺手級應用。2011年 IEEE 正式成立 802.15.7 標準組織,發展至 2015年,可見光系統開始進入商用化階段。

研究認為,未來照明結合通訊的跨領域創新將是產業重要發展方向之一,目前國際大廠已選定新興應用,並結合服務提供商、手機終端製造商、晶片業者,透過場域合作有效鏈結產業與研究機構進行水平分工之價值鏈重組,進而促成新興可見光系統應用發展,值得台灣相關產業借鏡。

全球可見光通訊的演進
2003年全球可見光通訊系統由日本開始萌芽,奠定了其可見光通訊室內傳輸研究方向,也成為此領域的先行者。2008年歐盟成立 OMEGA 計畫,開啟歐盟 LED光通訊系統研究基礎。2011 年英國愛丁堡大學 Harald Haas 教授發表一項新可見光通訊技術,其利用改變 LED 光線閃爍頻率進行資料傳輸,並將之命名為 Li-Fi(Light Fidelity)。同年 IEEE 正式成立 802.15.7 Visual Light Communication TaskGroup(TG7),由 Intel、Samsung、ETRI、日本 VLCC 與牛津大學等共同推動國際第一個可見光通訊技術標準組織。

中國大陸也於2010年由中國工程院院士鄔江興成立可見光通訊實驗室,並於 2011年投入 1,400萬人民幣研究經費。2013年10月英國 Harald Haas 教授創立的 PureLiFi 公司成功向美國一家醫療機構出售第一套 Li-Fi 系統,此系統價值 5,000歐元,此項交易案被視為可見光通訊技術開始走向商業化的里程碑,如圖一所示。



圖二、可見光通訊系統架構


圖三、VLC應用情境分析

國際大廠發展現況
目前基於 LED可見光通訊技術仍然處於萌芽階段,同時也遭遇許多其他無線通訊技術競爭,但是 LED可見光通訊技術在 LED照明的普及下,能夠達到室內定位、高速無線傳輸等應用且具備低耗能優勢。儘管有許多障礙需要克服,但仍舊有許多國際大廠持續投入研究 LED可見光通訊技術應用潛力。本文將針對不同類型的業者,包含:晶片業者、傳統照明業者、消費性電子大廠與新創公司,並對其產業地位與近年發展方向進行分析。

台灣發展現況
國內發展可見光通訊的研究機構主要為工研院,部分國內大學實驗室也有進行相關的研究,其中工研院已開發出 LED Indoor Positioning System,讓每個 LED皆可以不同的 ID 作為區隔,再結合工研院開發之 Dongle 與 Smart Pad,可即時知道個人於室內的所在位置。另一種應用是 Real-Time LED VCL 系統,以 LED 照明端模組為傳輸端模組,搭配以紅外光 IR-LED 為接收端模組,此 VLC 系統的傳輸速率可達下傳 40 Mbps/上傳 20Mbps。工研院正不斷嘗試應用於不同領域,例如:室內多點定位、工控照明、訊息推播、遠端感測應用服務及水下通訊等應用,以創造出更多全新智慧應用。

IEK View
1.  產業需要更多支持度與跨領域合作,並融入手機、穿戴與車聯網生態
許多 LED業者正處於產業發展的十字路口,當然可見光通訊是一個具有發展潛力的應用,但更多 LED業者將注意力集中於增加 LED滲透率、LED光效或促使成本下降等議題上,較缺乏對於光的調變技術、兼容性等議題研究,這需要不同產業的專家共同合作與討論。另一方面,實現可見光通訊產業仍需要有 ……以上為部分節錄資料,完整內容請見下方附檔。

作者:鍾銘輝 /工研院產經中心
★本文節錄自「工業材料雜誌」350期,更多資料請見下方附檔。


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