| 成果名稱： | 基于PLC+VLC的超高速聯(lián)合通信技術(shù)研究 |
| 登記日期： | 2022-10-20 |
| 完成單位： | 深圳清華大學(xué)研究院 |
| 完成人員： | 宋健,張洪明,潘長(zhǎng)勇,彭克武,王軍,丁文伯,陽(yáng)輝,余冰雁,金黃平,劉思聰,張超 |
| 研究起止日期： | 2015-08-01至2021-08-01 |
| 主要應(yīng)用行業(yè)： | 信息傳輸、軟件和信息技術(shù)服務(wù)業(yè) |
| 社會(huì)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)： | 工商業(yè)發(fā)展 |
| 評(píng)價(jià)單位： | 廣東省科學(xué)技術(shù)廳 |
| 評(píng)價(jià)日期： | 2021-12-23 |
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成果簡(jiǎn)介：
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一、課題來(lái)源與背景： 本課題是2015年廣東省自然科學(xué)基金團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目“基于PLC+VLC的超高速聯(lián)合通信技術(shù)研究”，編號(hào)：2015A030312006 ，本課題獲得省科技300萬(wàn)元專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)支持，并在2021年12底順利完成項(xiàng)目驗(yàn)收。 可見(jiàn)光通信是寬帶高速近距離通信的重要手段，可見(jiàn)光通信為解決物聯(lián)網(wǎng)的大規(guī)模接入需求、克服無(wú)線通信的頻譜短缺問(wèn)題、滿足無(wú)線通信盲區(qū)覆蓋和綠色節(jié)能等重大社會(huì)需求提供了一種可行的途徑，是具有廣闊應(yīng)用前景的下一代無(wú)線通信技術(shù)之一，可形成巨大產(chǎn)值的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。另外，可見(jiàn)光通信技術(shù)綠色低碳、可實(shí)現(xiàn)近乎零耗能通信，還可有效避免無(wú)線電通信電磁信號(hào)泄露等弱點(diǎn)，快速構(gòu)建抗干擾、抗截獲的安全信息空間。 二、研究目的與意義： 本課題深入研究可見(jiàn)光融合電力線通信(VLC-PLC)中精確定位、高速可靠傳輸和系統(tǒng)構(gòu)架的理論及產(chǎn)業(yè)化實(shí)現(xiàn)技術(shù)，與上下游企業(yè)密切配合逐步開(kāi)展產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用工作，服務(wù)于包括LED照明、智能電網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)和智慧城市在內(nèi)的國(guó)家與廣東省重要發(fā)展領(lǐng)域。 三、主要論點(diǎn)和論據(jù)： 當(dāng)前，可見(jiàn)光通信與定位存在著許多迫切需要解決的問(wèn)題，包括：1、適用于高、中、低速各類應(yīng)用的可見(jiàn)光傳輸技術(shù)仍待完善，需要研究可見(jiàn)光無(wú)線局域網(wǎng)中上下行機(jī)制、多址接入、干擾抑制等關(guān)鍵技術(shù)，完善網(wǎng)絡(luò)功能，提升網(wǎng)絡(luò)吞吐量，提高網(wǎng)絡(luò)魯棒性。2、針對(duì)短距離高精度定位的需求，解決現(xiàn)有短距離定位技術(shù)存在的定位精度低、算法復(fù)雜度高、定位設(shè)備功耗大、定位距離不足、對(duì)不同室內(nèi)環(huán)境需要進(jìn)行個(gè)性化建模、需定期進(jìn)行系統(tǒng)校準(zhǔn)等問(wèn)題。3、可見(jiàn)光局域網(wǎng)與其他射頻局域網(wǎng)、公網(wǎng)等異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)的橋接、融合機(jī)制尚不明晰，需要研究可見(jiàn)光網(wǎng)絡(luò)融合體系架構(gòu)，研究VLC、PLC、現(xiàn)有無(wú)線局域網(wǎng)、光纖/OPLC等異構(gòu)融合的高速光電協(xié)同網(wǎng)絡(luò)，研究多光源協(xié)同通信機(jī)制以及用戶高速移動(dòng)切換（水平切換）機(jī)制，研究異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)接入策略以及網(wǎng)絡(luò)感知、切換（垂直切換）技術(shù)，優(yōu)化異構(gòu)網(wǎng)絡(luò)融合方案。 四：創(chuàng)見(jiàn)與創(chuàng)新 1、本課題提出了一種高精度室內(nèi)可見(jiàn)光定位方法，該方法使用攝像頭與姿態(tài)傳感器，結(jié)合了可見(jiàn)光成像通信與圖像定位技術(shù)，定位精度可以達(dá)到厘米量級(jí)。該方法針可以在室內(nèi)精細(xì)作業(yè)、智能機(jī)器人等領(lǐng)域應(yīng)用，并且可以通過(guò)APP在智能終端上實(shí)現(xiàn)。 2、本課題提出了一種室內(nèi)多LED燈協(xié)同通信方法，提出利用多面體結(jié)構(gòu)的可見(jiàn)光MIMO接收機(jī)，降低多LED燈傳輸子信道間相關(guān)性，提高多燈協(xié)同通信的復(fù)用效率。 3、本課題研制了一套包括“照通一體化”燈具、PLC-VLC融合網(wǎng)絡(luò)、VLC收發(fā)終端等的可見(jiàn)光通信系統(tǒng)，能為電磁敏感、電磁屏蔽、無(wú)線電信號(hào)深度衰落場(chǎng)合提供良好的通信解決方案。 4、本課題提出了一種基于復(fù)合光OFDM的軟頻率復(fù)用小區(qū)間干擾消除方法，在一個(gè)光源上同時(shí)傳輸ACO和DCO的OFDM，接收端可以無(wú)干擾的同時(shí)恢復(fù)兩種OFDM調(diào)制的數(shù)據(jù)，并利用軟頻率復(fù)用方法有效避免了非同源下行可見(jiàn)光通信源之間的數(shù)據(jù)干擾，顯著提高了處在小區(qū)交界處的用戶的數(shù)據(jù)傳輸率。 5、本課題提出了基于可見(jiàn)光通信的面向地下隧道巡檢的通信、定位解決方案，并開(kāi)發(fā)功能樣機(jī)。地下隧道內(nèi)無(wú)法利用對(duì)講機(jī)或手機(jī)等設(shè)備進(jìn)行通信，隧道巡檢人力成本較高，且無(wú)法準(zhǔn)確定位人員位置，安全風(fēng)險(xiǎn)較大。利用可見(jiàn)光通信技術(shù)，創(chuàng)新解決地下隧道內(nèi)的通信問(wèn)題，降低人力投入，保障生產(chǎn)安全。 五：社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益 本課題將進(jìn)一步提升未來(lái)物聯(lián)網(wǎng)的通信能力，豐富物聯(lián)網(wǎng)的通信手段，能夠在電磁敏感、無(wú)線電信號(hào)深度衰落、安全通信的場(chǎng)合建立起高速傳輸網(wǎng)絡(luò)，為物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用提供優(yōu)質(zhì)的通信服務(wù)；能夠支撐高密度的順暢接入網(wǎng)絡(luò)，為它們提供高吞吐率的數(shù)據(jù)傳輸服務(wù)；為豐富的工業(yè)、家庭應(yīng)用提供精確的定位、導(dǎo)航支撐，保障工業(yè)生產(chǎn)安全和人員安全；拓展智能電網(wǎng)已有的PLC傳輸方式，通過(guò)PLC-VLC實(shí)現(xiàn)有線網(wǎng)絡(luò)和無(wú)線網(wǎng)絡(luò)的自然融合，使得信息服務(wù)深度覆蓋照明所及的廣闊區(qū)域。 六：歷年獲獎(jiǎng)情況 1、課題成果“Internet of Lights”，獲2021年國(guó)際電聯(lián)WSIS Champion Award； 2、課題成果“Advanced Integrated Visible Light and Power Line Communication System”，獲得2019年第47屆國(guó)際發(fā)明展會(huì)（日內(nèi)瓦）金獎(jiǎng)。 3、課題成果“電力線和可見(jiàn)光融合的通信方法及系統(tǒng)”，獲2019年第23屆全國(guó)發(fā)明展覽會(huì)·一帶一路暨金磚國(guó)家技能發(fā)展與技術(shù)創(chuàng)新大賽“發(fā)明創(chuàng)業(yè)獎(jiǎng)·項(xiàng)目獎(jiǎng)”金獎(jiǎng)。 4、課題成果“可見(jiàn)光通信與電力線深度融合框架及關(guān)鍵技術(shù)”，獲得2015年中國(guó)光學(xué)工程學(xué)會(huì)科技創(chuàng)新二等獎(jiǎng)。 5、課題成果“面向能源互聯(lián)網(wǎng)的新型電力線通信關(guān)鍵技術(shù)及應(yīng)用”獲得中國(guó)教育部科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎(jiǎng)。 6、課題成果“電力線和可見(jiàn)光融合的通信方法及系統(tǒng)” 2021年獲得第15屆北京發(fā)明創(chuàng)新大賽金獎(jiǎng)。 七：成果簡(jiǎn)介 本課題面向PLC+VLC的聯(lián)合高速通信技術(shù)、基于可見(jiàn)光的高精度定位和短距離中低速成像通信系統(tǒng)開(kāi)展了關(guān)鍵技術(shù)研究及系統(tǒng)級(jí)的仿真與評(píng)估，共申請(qǐng)發(fā)明專利22項(xiàng)，獲得其中15項(xiàng)發(fā)明專利授權(quán)、5項(xiàng)實(shí)用新型專利授權(quán)，參與提交了5個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化建議草案，累計(jì)發(fā)表SCI和EI論文48篇。 |
