无线通信设备研发及推广讲义

沈阳航空航天大学创业大赛Li-Fi无线通信设备研发及推广成员：厍丽宏 沈子鸣 彭程宇 麻云鑫 49目录目录1、执行总结11.1.背景11.2.现状21.3.公司业务31.4.市场发展概况41.5.营销策略41.6.公司管理41.7.公司战略51.8.财务规划分析51.9.风险管理51.10.投资退出策略51.11.团队介绍52、公司介绍72.1.公司名称72.2.公司宗旨72.3.公司理念72.4.公司文化核心72.5.公司创新83、Li-Fi技术及设备介绍93.1.设备概述93.2.设备性能93.3.设备作用103.4.外观设计103.5.设备原理103.6.设备装置组成103.7.相关技术介绍103.8.关键技术133.9.嵌入式系统193.10.Li-Fi设备优点203.11.应用前景204、市场分析及市场竞争224.1.市场前景预测224.2.市场特征234.3.市场预测244.4.预期分析244.5.目标客户及设备254.6.竞争分析264.7.核心竞争力294.8.市场评估295、营销策略325.1.设备引入325.2.短期规划325.3.品牌336、企业战略346.1.总体战略346.2.发展战略356.3.竞争战略367、组织结构管理及绩效考核377.1.公司性质377.2.初期组织结构形式377.3.部门职责377.4.组织规模387.5.绩效考核397.6.激励机制408、生产运作管理418.1.产品包装418.2.生产要求418.3.设备管理428.4.仓储物流428.5.生产特点428.6.生产成本估算439、财务分析459.1.投资分析459.2.投资收益与风险分析459.3.财务分析489.4.会计报表分析5210、风险分析与防范5410.1.风险分析5410.2.投资方的权利与义务5510.3.并购与合作6010.4.管理层收购（MBO）6010.5.破产清算60附录61执行总结1、 执行总结 1.1. 背景尚待发掘的巨大市场 随着计算机技术的高速发展，各种网络信息传输技术也随之崛起，于是人们开始梦想“始终在线”的连接方式，他们希望用无线方式让处于地球任何角落的任何人始终保持着连接状态。实际上，人类朝着这个目标已经迈出了一大步：Wi-Fi技术。通过Wi-Fi这种无线通信协议，各种数字设备已经通过无线连接方式实现了彼此信息的发送和接收。随着Wi-Fi用户的迅猛增加，Wi-Fi技术除了受到用户数量的限制之外，在信号传输质量与系统安全等方面的缺点也变得日趋突出。因为无线传输是依靠电磁波为载体传输信息，而光作为电磁波的另一种存在形式，那么它是否也可以用来传输信息呢？答案是肯定的。由此，我们想到了另一项富有吸引力的技术，这就是光学无线传输技术。由于这项技术运用了信道编码技术、正交频分复用（OFDM) 技术、光码分多址(OCDMA)技术、分集接收等先进技术，不仅克服了WI-FI在通信质量和安全等方面的缺点，并且在世界范围内，它的研究还处于萌芽状态，这对我们来说将是一个潜在的巨大市场。wifi无实体媒介电磁波不受地形限制Li-Fi的产生问题信号传输质量系统安全信道编码技术正交频分复用（OFDM) 技术光码分多址(OCDMA)技术分集接收、光等解决图1 Li-Fi技术的产生1.2. 现状光学通信技术仍处于起步阶段，与WI-FI相比缺乏市场竞争力，但前景广阔。早在上个世纪80年代，科学家就开始研究户内光学通讯技术，IBM苏黎世实验室的工程师还建造了世界上第一个工作模型，但这项研究只维持了10年左右的时间就销声匿迹了，其中最主要的原因就是因为当时的互联网刚刚处于起步阶段，而无线宽带系统当时还根本不存在，所以这项技术的研究在当时无法继续下去。近年来随着网络以惊人的速度在增长，这项技术又重新开始受到人们的密切关注。德国物理学家哈拉尔德哈斯由灯泡本身“点亮”了奇思妙想：依赖一盏小小的灯，将看不见的网络信号，变成“看得见”的网络信号。日本也是可见光通信技术研究的先行者，尤其以EIO大学为代表率先开展了一系列基础性的理论研究。2008年，美国政府资助成立了“智能照明”项目，目前己经开发出基于LED灯的点到点数据传输演示系统。国内对基于白光LED的可见光通信研究起步较晚。2006年，暨南大学的陈长缨、胡国永等提出基于白光LED照明光源的室内无线通信技术，设计并实现了点对点的通信系统。该系统通信距离为20cm，能够在10MHz的传输速率下，保证频率调制(FM)信号的正确传输。2008年，该研究组在前期工作的基础上，利用白光LED阵列光源解决了前期系统通信距离短、无法达到照明要求等问题，实现了实用照明的室内可见光通信系统。系统性能得到了很大程度的提高，成功实现4Mb/s带宽的数字视频信号传输，信号传输距离超过了2.5m。由于光学通信的发展相当缓慢，相比于WI-FI成熟的技术，缺乏市场竞争力。但是随着科学技术的发展，在不久的将来，相信该项技术将会成为世界各国研发的热点，而光学通信将会主导未来的信息传输方式。上世纪80年代户内光学通技术IBM苏黎世实验室第一个工作模型美国政府资助成立了“智能照明”项目，目前己经开发出基于LED灯的点到点数据传输演示系统2008年暨南大学提出基于白光LED照明光源的室内无线通信技术，设计并实现了点对点的通信系统。2006年暨南大学实现了实用照明的室内可见光通信系统。系统性能得到了很大程度的提高。2008年德国物理学家哈拉尔德哈斯依赖一盏小小的灯，将看不见的网络信号，变成“看得见”的网络信号啊图2 光学通信技术的发展历程1.3. 公司业务相关技术的研发-生产-市场推广-售后服务研发：公司作为以新型通信设备研发及推广为主业务企业，以先进技术占领市场，不断创新，缩短设备更新换代周期，降低来自于其他设备商的技术竞争压力。生产：生产环节采取部分业务外包，以降低初期制造设备的采购费用和操作人员的支出，涉及核心技术的模块内部制造降低技术泄露的风险。市场推广：该环节采取多种途径营销，主要采取自建销售网络；利用现有渠道接合的销售方式。售后服务：通过网上客户售后服务体系，建立畅通的客户反馈通道，及时发现设备中存在的问题及客户需求等信息，及时在设备设计环节改变工艺，创造顾客喜欢，实用的无线设备。1.4. 市场发展概况国内市场较国外市场的巨大差别中国的无线电通信技术市场可以说是一个几乎尚未开发的“净土”，由于受到国外高新产业技术的垄断影响，中国缺乏的就是核心技术的研发。德国、日本等国在无线电通信技术的研究已经有了突破性的进展，巨大的差距要求国内市场的快速研发推广无线电通信技术显得更加重要。1.5. 营销策略区别化宣传，立体化经营一个成功的设备商业宣传推销等于专业的贴心服务加上成功的推广。以Li-Fi技术为核心，通过各种平台整合手段使各种资源达到充分利用，并且通过多企业合作与技术外包的形式实现技术的推广与应用，利用其已有的行业影响力和稳定的销售渠道迅速打开市场，使设备覆盖大部分目标人群。1.6. 公司管理人性化科学管理我们公司的性质是有限责任公司，成立初期组织结构采用单一的直线制。公司的所有权与经营权相结合，实行总经理负责制。同时，在公司设立初期，总经理下设销售部、市场部、研发部等部门，各部门由部门经理负责，团结协作。在中长期，随着公司战略发展的需要，为获得长远利益的需要，部门之间加强职能联系的同时，公司预计还邀请多位相关专业的管理型人才作为我们的特聘专家，从而提高公司的运行效率1.7. 公司战略前期加大网络宣传，打响网络品牌，后期稳步扩展试营期，提高公司在互联网的知名度与信誉度，创立自己的品牌，形成自己独有的特色，逐步发展对技术和设备的功能、配置等不断创新。扩展期，在公司已经稳定运转的情况下，开始调整新的战略。总结经验，对结构体系做适当的调整，继续召集大量人才，聘请更多的专业人士。扩大公司规模，分析不同地区的有关盲人数据资料。根据所得数据讨论分析，做出具体规划方案，准备将业务进行扩展。1.8. 财务规划分析本公司属于有限责任制公司，我公司资金主要运用于构建生产性固定资产（100万），以及生产中所需的直接原材料、直接人工、制造费用及其各类费用（18万）。公司需向银行申请3年期贷款80万，用作流动资金，以方便公司周转运行。 Li-Fi技术设备从第二年开始赢利，到第三年后利润开始大幅度增加，风险投资可通过分红和整体出让的形式收回投资。1.9. 风险管理 针对公司创立初期的市场风险、财务风险和管理风险，我们提出了自己的解决方案，充分挖掘市场潜在资源，制定有效的宣传推广策略，争取银行的资金支持；定期做好各种比率分析，及时发现并处理可能出现的财务问题，充分听取购买方的反馈意见，接受投资方的辅导，利用自身专业优势，提高管理水平。1.10. 投资退出策略 根据公司未来的经营情况，我们为风险投资方设计了管理层收购、公司并购与合作甚至破产清算等退出策略，力求保证风险投资方的资金安全和预期收益，使双方都有一段愉快的合作。1.11. 团队介绍团队是来自于某大学经济与管理学院物流管理与相关专业的一批学生，拥有资历深厚的导师顾问团队做帮助。老师可以为我们在技术开发、市场运营等方面给予指导和帮助，团队成员中不失有许多精通于财务理财管理、电子信息技术研发、组织协调领导等各方面的能人，总之这是一个优势互补，创造力强的技术团队。能够在公司的发展中做出巨大努力。2、 公司介绍2.1. 公司名称无限互联科技有限责任公司，公司是一个提议中的公司。2.2. 公司宗旨掀起新一代无线电通信设备的理念设计和研发浪潮，以新型照明设备LED为基础结合Li-Fi技术，以方便人们通信为原则，使人们的通信更加方便、高效、快捷。2.3. 公司理念本公司尽全力将旗下研发设计的Li-Fi技术及设备通过各种媒体并且结合合作运营商已有的宣传模式推广运用到大众市场中，通过搭建高效、安全、便捷的技术研发、设备设计及推广产销服务平台，为人们提供更加满意的通信方式。2.4. 公司文化核心团队协作是本公司的文化核心。团队协作既是一个分工、协作、团结、配合的概念，也是一个领导、服务、组织、指导的概念。对于我们的公司来说作为各个部门领导者，需要整合各种各样的行为来促进该团队的绩效。正确理解和把握组织目标从而确定团队目标，使团队结构化和组织化，获得团队工作所需的资源，清除团队工作的障碍，指导并帮助团队成员完成各自的任务，强化他们各自对团队的贡献，与团队作为一个整体来开展工作，更合理地配置并利用共同资源以实现团队目标。总之，我们要坚持把团队协作理念深入到每一个成员当中。2.5. 公司创新本公司重点发展以下几个方面的创新：l 机制创新：采用期权制，将给公司经营管理或技术、设备研究开发的关键人员适当的期权；给员工优先参股权；采用全员质量管理（TQM）；建立公司人才资源库，为员工提供接受培训和再教育的机会；l 技术创新：利用社会现有的人才资源，通过与高校、研究机构等合作的形式，设立虚拟R&D部门，应用Li-Fi无线通信技术，结合当今无线互联网络飞速发展、人类网络需求不断提升的社会现状，突破无线网络覆盖面小、电磁波无线网络速度慢的限制，达到大面积高速无线网络覆盖的目的，从而实现技术创新；l 观念创新：技术是第一生产力，搞好技术创新，树立整合营销观念，形成“研、产、销”一体化；搞好企业内部、外部、代理商与经销商和各层客户之间的合作关系；l 文化创新：以科技为主旋律，倡导员工的团队精神和创新意识。Li-Fi技术及设备介绍3、 Li-Fi技术及设备介绍3.1. 设备概述本设备是将新一代Li-Fi无线上网技术推向市场的终端设备，可逐步替代WI-FI终端设备，突破网速和带宽的限制，利用光波的低穿透性从而在根本上解决了WI-FI设备的安全问题，本设备采取将LED光线上网技术各个环节所需要的设备集成，简化多个设备在生产、运输、销售、安装、客户使用等过程中的诸多不便。此外，本设备可利用于解决飞机上网难题、地面智能交通以及智能家居等物联网方面。图3 LED无线通信应用示意图3.2. 设备性能l 设备可以实现在特定空间向各个方向传输无线信号；l 信号传输距离远，具体视空间障碍物等影响而定，最高可达200m左右；l 没有电磁辐射，绿色环保；l 设备集成度高，不需要客户购买本设备之外的他设备即可实现无线上网；l 传输信息量大，上网没有带宽限制，用户数量不受限制；l 内置嵌入模块，用户操作方便，只有电源的开/关按钮；l 运行可靠，体积小，可在空间资源稀缺的空间如机舱内使用；l 设备通过各个模块独立生产后集成，可维护性高。3.3. 设备作用应用于飞机、办公室、家庭等各种场合，可以提供给客户无线上网信号及相关上网设备。3.4. 外观设计一般情况外观可以根据客户需要采取灵活的外观设计方式，将各个独立模块固定在内，达到方便美观的双重目的。3.5. 设备原理本设备应用光学无线传输技术将无线数字设备与房间内的无线端口连接,无线端口再与与建筑物内的高速宽带数据网络连接起来，这样无线数字设备通过接收LED发出的带有网络信号的光波就可以实现高速网络冲浪了。和无线电传输不同，光学无线传输对多用户几乎提供了无限的宽带服务，也就是不因用户的增加而造成网络的拥堵。3.6. 设备装置组成设备主要由VLC集线器、接收上行数据的光电转换器、下行数据发射装置、嵌入设备的LED灯、VLC适配器及耦合电路5个独立模块和一个基本电路组成。可以安装在天花板、墙壁等不占用平面空间的地方，设有一个电源开关，用户可根据需要接入网络与否开或断操作。3.7. 相关技术介绍3.7.1. 无线光局域网无线光局域网不是用无线电波，而是用经过编码的白色光束或红外光束来传送数据。无线光网系统可以把无线数码设备连接到房间内的数据端口上，而端口则连在接入整栋住宅或大楼的高速宽带网络上。这种目前正在迅速发展的新技术拥有几大优势；聚焦光束所覆盖的通信区域(称为单元，即基本服务区域)是不受干扰的，可以为多位用户提供几乎无限的带宽；光波与无线电波不同，无法穿透墙壁，这就保证了通信几乎百分之百的安全；光无线系统特别适合面积较大且有多位宽带用户近距离工作的办公场所。传送数据的是光波，而不是波长较长的无线电波和微波。3.7.2. 光学无线系统将红外线和白色发光二极管无线局域网称为“光学”系统，是因为所需的数据是通过可见光或非可见光来传输的，这种系统不同于传统的无线电局域网通过比光波更长的无线电波来传输。目前普遍应用的光学无线系统使用低密度的红外光束，这些波段比可见光线长，但比无线电波短。目前的光学系统所使用的红外光束通常人们的感官感觉不到，如果红外线的光束密度加大，我们就会感觉到红外线发出的热量。光学无线系统最佳的操作模式类似于电视遥控器的操作模式，需要将遥控器对准电视的接收器，也就是点对点的连接方式，然而当整个房间使用光学无线连接模式时，或者整个机场或酒吧需要无线宽带连接时，这种点对点的连接方式在实际中显然无法应用。为了让整个房间都能够实现光学无线连接，这种系统就需要将含有数据的光线充满整个房间，经过数据处理的光线能够通过各种表而进行反射，包括墙而、桌而、甚至人的脸部。这种反射可以把光线散射到屋里的各个角落，因此接收器可以不用指向任何特定位置。尽管这种系统已经开始得到应用，但这种方式所使用的接收器比较复杂，因为光线的反射和折射会对原始信号进行衰减，会产生类似“回声”的效应，接受器必须对光线信号进行反复比较，以确定信号的准确性，“回声效应”常常导致信号的损失，大大降低系统信号的传输速度。为了消除“回声效应”，宾夕法尼亚州立大学的科学家开发了一种新型的光学无线系统，这种光学无线系统将含有相同数字内容的铅笔粗细的光波组成矩阵，让这些“矩阵光”充满整个房间的内部，就可以消除“回声效应”。这种低能量的光束，每一束都含有相同的内容，每一束都可以将“数据坞”与移动设备的接收器连接起来，这样的一种设计就允许用户在房间自由移动，无论在房间的哪个位置都可以和“数据坞”连接，当接收器失去旧的光束信号时，立刻就有新的光束信号出现，接受器还可以同时对含有相同数据信号的光束进行即时比对，以确定最佳信号束和减少数据丢失的机会。这种铅笔粗细的光束允许进行高速数据传输，速度可以达到每秒10亿比特以上，这个数字是目前DSL技术的几百倍，而且数据在传输时错误发生的概率更小，这种系统使户内无线宽带连接变得更加轻而易举。3.7.3. LED光线连接宽带网络LED-Light Emitting Diode，发光二极管，是一种能够将电能转化为可见光的固态的半导体器件，它可以直接把电转化为光。基于红外线的非可见光无线光学系统在某种程度上可能被白色LED光源所取代，这种白色光源有更高的宽带和其他系统不可比拟的优点。LED光源技术越来越被大多数人所接受，认为这将是取代传统照明的光源系统，与此同时，这种LED光源还可以同时提供额外的宽带功能。它的原理是将网络信号通过灯光传输给电脑，传输速度也很快，可以达到每秒2兆。LED灯是如何通过光线传输网络信号呢？专家介绍，LED灯与传统照明设备不同，它可以通过高速的开关动作，发出调制过的信号，完成信息和指令的转换和传输。它的开关速度每秒可达200万次，肉眼根本无法感觉，所以，在供电脑上网的同时，也不会影响正常的照明使用。 现在，人们在享受无线网络便捷服务的同时，也在担心它所产生的电磁波可能会对人体产生不利影响，而用环保的LED灯光上网却能彻底消除这一顾虑。由于LED光线没有电磁波，不会对周边电子设备造成干扰，那么飞机内无线上网的难题就将得到解决；甚至在水下，一束照进来的LED灯光，也可以完成网络信号高速传输。专家介绍，和目前的无线技术相比，LED灯光上网虽然还未广泛普及，但是，由于它特殊的信息传输方式的明显优势，以及在未来能够达到每秒10G的接入速度，这些特点都是很具有吸引力的。当你打开LED光源时，你同时也启动了光学无线宽带系统，通过遍布房间的光线，配备具备光学无线接收设备，你就可以在得到照明的同时享受无线冲浪的乐趣。日本的研究人员发现，由于LED的响应时间很短，使之很容易变为一种可见光无线传输工具。宾夕法尼亚州立大学的科学家初步的实验也表明：LED光源在高达100兆赫的频率上都可以应用无线传输，这种高频信号远远超过人眼的可视范围。白色LED光源和目前应用的Wi-Fi和红外线无线系统相比，具备很多优点。因为白色LED光源未来可能会成为人类的室内照明工具，附加在白色LED光源上的光学无线宽带系统在安装上更加容易。与此同时，其他光源所出现的阴影效应在LED光源上将会被最小化，这主要是因为LED光源在安装时就充分考虑了这个问题，光线的分布非常均匀，没有死角。未来大部分LED光源将会被安装在天花板上，这样信号更不容易被阻挡。和其他的光学系统不同，白色LED技术更不容易受到其他颜色的光线干扰，能够提供巨大的通讯宽带。需要指出的是，在室内光源关闭的情况下可能仍然需要无线数据连结，在这种情况下，尽管LED光源处于“关闭”的状态，低电流的电源供应仍会促使微弱的光子流不断从LED光源中释放出来，而这些“残存”的光束就足以驱动光学无线系统工作。当然还可以在LED光源上添加廉价的不可见光无线光学系统，以确保光源在关闭的情况下获得正常的数据连接。尽管白色LED无线传输系统有这样或者那样的优点，但目前这种系统还有一些问题需要解决。其中最重要的是解决信号的上行问题，也就是无线设备与主干网之间的联络问题，这需要增加额外的装置来解决这个问题，而不管什么方案，最终都会造成成本会有一定程度的增加。此外室外光线和其他光线的影响也是这种系统需要考虑的问题之一，而一些基本技术问题的研究，例如数据的传输、加解密等也是制约光学无线系统应用的瓶颈。3.8. 关键技术可见光通信是一项新兴基于白光LED的无线光通信技术，具有发射功率高、不占用无线电频谱、无电磁干扰、无电磁辐射和节约能源等优点，能够同时实现照明和通信的双重功能。下面就基于白光LED的室内可见光通信系统、提高系统整体性能的若干关键技术进行研究讨论，为白光LED室内可见光通信系统进一步研究提供依据。LED从照明领域扩展到了通信领域，新兴的无线通信技术，即可见光通信技术 (Visible Light Communication，VLC)便由此产生。室内VLC系统的一种典型设计如图1所示: 图 4 室内可见光通信的无线局域网系统由终端、可见光通信适配器、可见光通信集线器、白光LED光源、光电探测器及相应信号处理单元组成。系统分为前向链路和反向链路两部分，每部分都包括了发射和接收部分。发射部分主要由白光LED光源和相应信号处理单元组成，而接收部分主要由光电检测器和相应信号处理单元组成。可见光无线集线器是可见光通信网络中的核心组成部分，接收来自终端用户的信息，同时分时段地将接收到的信息通过主光源以广播的方式发送出去。可见光通信适配器包括了前向链路的白光LED光源和反向链路的光电接收器，集合了发射和接收功能，负责将终端用户的信息调制成光信号和接收来自反向链路的光信号。天花板上安装的光电检测器接收来自用户的光信号，并转换成电信号送入可见光通信集线器。电信号经过可见光通信集线器的简单处理后，调制到白光LED光源上变成光信号，以广播的方式发射出去。在接收端，终端的可见光适配器将发给自己的信息解调出来送入终端用户，实现了局域网内的无线通信。3.8.1. 高速调制驱动电路设计调制带宽是衡量LED的调制能力的参数，关系到LED在无线光通信中的数据传输速度大小。其定义是在保证调制度不变的情况下，当LED输出的交流光功率下降到某一低频参考频率值的一半时（-3dB）所对应的频率。从微观结构分析，影响白光LED高速调制有两个因素：载流子寿命和结电容。LED因受两者的限制，其调制的最高频率通常只有几十兆赫兹，从而限制了LED在高比特速率系统中的应用。但是，通过合理设计和优化驱动电路，LED也可以用于高速通信系统。由于实现简单，VLC系统大多设计成光强度调制/直接探测系统。白光LED高速调制驱动电路图设计如图2所示。该设计能够达到抑制电磁十扰、噪声十扰、温漂，以及光功率补偿等目的，可以用于数字视频信号源码流传输。晶体管BG1和BG2组成发射极藕合式开关，BG3和稳压二极管D，组成恒流源电路，为LED支路提供稳定的驱动电流。由于该电路超越了线性范围工作，即使输入端过激励时，其仍没有达到饱和，所以开关速率更高，理论上可传输300Mb/s以上的数字信号。图5 高速调制驱动电路3.8.2. 白光LED照明光源布局设计单个LED发光强度和发光功率都比较小.为了同时实现室内照明和通信双重功能，LED照明光源应设计为多个白光LED组成的阵列。为满足基本照明需求，在系统设计中应首先考虑室内光照度的分布。要使通信效果达到最优，必须根据房间的大小以及室内设施不同合理布局，使房间内的光强分布大致不变，尽量避免盲区 (光照射不到的区域)的出现。由于行人、设备等的遮挡，会在接收机表面形成“阴影”，影响通信性能。对照明来讲，室内安装的照明灯越多，可以降低“阴影”效应，使得接收功率大大增加，但多个不同的光路径会使得ISI越严重。因此，在达到室内照明标准的同时也要考虑ISI的影响，合理安排LED阵列光源的布局尤为关键。3.8.3. 信道编码技术数字信号在传输过程中不可避免地受到各种噪声十扰，导致传送的数据流产生误码，从而使接收端出现异常现象，比如：图像跳跃、不连续、出现马赛克等。信道编码技术对数据流进行相应的处理，使系统具有一定的纠错能力和抗干扰能力，提高数据传输效率，降低误码率，并最终提高数据的通信距离。暨南大学陈长缨、赵俊提出一种适用于LED数字传输的mBnB分组编码技术。通常来说，分组码是指将原始信息码字按m比特为单位进行分组，根据一定规则用另外每组为n比特的码字来表示，然后这些新的分组以NRZ码或RZ码的格式来传输。常用的信道编码有1B2B (曼彻斯特码) 、3B4B, SB6B, 6B8B等。MBnB码的优点有: 功率谱形状较好；连0连1个数有限，没有基线漂移问题; 提供可靠的误码监测和字同步手段。实验证明，经过6B8B编码后，光信号在通信距离r=0.52.5m范围内受LED的个数、电阻及串口模块分频的影响不大。利用6B8B编码技术，可以保证本系统中数据高速传输的同时，使信号传输距离超过2.5m。而且，可以通过对数据采用高低两种不同码表的方法来克服mBnB码译码时会造成误码增值的缺点。如图3所示，以一个12bit的原始数据为例，介绍6B8B编码实现过程。图6 6B8B编码实现过程3.8.4. 正交频分复用（OFDM)技术OFDM是一种应用于无线环境下的高速传输技术，具有很强的抗多径能力，已经在高速无线光通信中获得了广泛应用。早在2001年，日本庆应大学中川研究室就提出了为提高传输的数据率，在VLC中引入OFDM调制方式的必要性。OFDM技术的主要思想：在频域内将所给信道分成多个正交子信道，在每个子信道上使用子载波进行调制，并且各子载波并行传输。使得每个子信道相对平坦，并且在每个子信道上进行的是窄带传输，信号带宽小于信道的相干带宽。因此，就可以大大消除ISI。在可见光通信OFDM系统中，首先要对信号源电信号进行OFDM编码，然后加一直流偏置对LED光源进行调制。由于在发射端将串行的高速数据并行地调制到多个正交的副载波上，降低了码速率，增加了信号脉冲的周期，减弱了多径传播引起的ISI的影响。另一方面，可以通过在OFDM信号间加入保护间隔，进一步减弱ISI的影响。然而，OFDM还存在这样的缺点：当数据信息在深衰落子信道传送，各子载波使用的相同的发射功率和调制方式时，这个深衰落子信道的误码率会增大。那么即使其它子信道的误码率很小，整个系统的通信性能会因其中的任何子信道的不良通信而恶化。2005年，西班牙的O.GOnzalez等人提出了一种利用自适应OFDM信号提高通信能力和减小多径效应的方案克服这个缺点。自适应OFDM调制可以根据当前信道状况调整各子信道分配的比特和功率，在信道条件好的子信道中传输较多的比特数和更多的能量。相反，在深衰落子信道中，系统将不传信息或减少该子信道的数据传输的比特数。实验表明，通过这样的自适应调整后有效地减弱无线光信道中噪声的影响，整个系统的传输效率会有很大的提高。3.8.5. 光码分多址(OCDMA)技术采用光码分多址技术来区分不同用户的信息。在可见光无线局域网中所有的终端用户都共用相同的主光源，因此不同的用户信号必须具有不同的特征，这样适配器接收时才能将不同用户信号分割开。OCDMA给每一个用户分配一个单独的地址码，数字信号在各自的地址码上进行编码。在接收机上通过相应的序列进行解码。采用OCDMA技术还能大大提高了系统的抗噪声能力，可以把信号从噪声很强的环境中检测出来。3.8.6. 分集接收技术分集接收技术的提出是为了提高VLC系统的信噪比，克服高速通信中码间干扰的影响。分集接收的思想就是在接收机处的不同方向上安装多个光电探测器，对多个探测器接收到的信号进行比较，选取信噪比最大的信号进行通信。在分集接收系统中，两个关键的工作是：信号的选取方式和光电探测器的布局。在信号的选取上，对于低速率的白光LED通信系统，直接将多个探测器接收到的信号通过一个加法器进行简单相加，然后将相加后的信号送进接收机进行滤波解调和解码等处理，大大提高了信噪比；当通信系统的传输速率高于100Mb/s时，由于码间串扰的影响，不能将信号直接相加，必须设计专门的控制电路对信道进行自动判决和选择，原理如图4所示。对各个探测器转换后的电压信号进行实时采集采样，再送入电压比较器进行比较，找出电压值最大的信道，此信道即为要进行通信传输的信道。同时，比较器输出控制信号将相应的信道选通。对于光电探测器的布局，在接收机的不同方向上安装多个光电探测器且均匀分布于一个半球面上。这样在减少探测器个数的同时又提高了接收效果。如此，只要不是整个接收机被遮住，通信就不会中断。关于探测器的个数和布局，需要根据具体环境和通信性能的要求来决定。在高速通信中采用分集接收技术，系统的信噪比平均提高了2dB，并且有效克服接收机位置改变、室内人员走动和物体阴影对通信系统的影响。图7高速率分集接收探测器原理框图3.9. 嵌入式系统嵌入本设备的应用程序主要实现各个独立模块之间的耦合、生成发送/接收数据指令，架构见图8:软件信号输入处理器信号输出存储器图8 嵌入式系统示意图嵌入式系统协同工作流程图：交换机Li-Fi设备LED灯VLC集线器下行数据发射装置耦合电路/嵌入式系统VCL适配器上行数据光电转换器用户终端图9 设备系统协同工作流程示意图3.10. Li-Fi设备优点1. 上网速度快，没有用户数量的限制；2. 传输距离远且仅能在一定的空间范围内使用，安全性能好；3. 成本低廉，如果设备成熟后推向市场，用户上网成本低于目前的宽带上网；4. 没有电磁污染，不会影响人的健康；5. 由于电子技术和计算机技术的快速发展，设备更新换代快，市场效益好。3.11. 应用前景克服航班上网难题信息化时代的来临，通信正成为人类生活的基本需求之一。而在飞机飞行过程中，乘客无法正常地进行手机和网络通信。到目前为止，全球几乎所有航空公司都禁止乘客在航班起飞后拨打手机、无线上网，因为手机和无线终端发出的射频信号会对飞机的导航和通讯系统造成干扰，从而影响正常飞行。而用环保的LED灯光上网却能彻底消除这一顾虑。没有电磁波就不会对周边电子设备造成干扰，飞机内无线上网难题也将得到解决，甚至在水下，一束照进来的LED灯光，就可以完成网络信号高速传输。灯泡取代无线电上网设备现有的无线网络使用无线电波传输信号，让我们摆脱了网线的束缚。但是无线电波会向四周传播，轻则被人盗用上网，重则泄露个人隐私或商业机密，给我们带来安全隐患。无线光网技术是提供室内无线宽带的一个极具吸引力的替代方案。它不仅能提供更高速的宽带网络接入，而且无法穿墙而过，让我们在享受无线多媒体网络服务的同时，不必再担心隔墙有“耳”了。地面交通上的应用 未来半导体照明路灯采用LED联网，汽车采用LED作为前灯和后灯，智能交通可以做到新的一个层面：两辆汽车前后灯亮起可以传递实时路况信息，路灯也可以通报路况。在高速铁路上，当时速超过300千米，无线信号会时有时无，如果在高铁上用LED上网，就可以避免这种问题。在智能家居方面的应用 目前，在我国无锡已经开始建设第一个以物联网为基础的智能小区，人们利用手机或者计算机可以随时随地控制LED灯，灯光下的各种家用电器就能“各司其职”。下班回家前，主人可以利用网络远程控制家里的LED灯指挥家电工作。回家后，主人可以享受空调调节好的适宜温度，并在音乐中享用微波炉已经提前做好的饭菜，主人的手机就是家里所有电器的集中无线遥控器。LED照明光无线通信能逐步取代现在单一功能的照明系统和网络接入系统，具有很好的经济和社会效益以及市场推广前景。光学无线通信是典型的绿色健康通信。照明、智能通信、智能控制三者的有机融合，为我们提供更加节能、环保、方便和现代的城市生活方式。市场分析及市场竞争4、 市场分析及市场竞争4.1. 市场前景预测 由于LI-FI技术在目前科学和应用领域都过于新颖，缺少此方面的资料，我们将从WIFI的市场发展速度及前景等方面进行相关分析，通过对比用以反应Li-Fi技术未来的应用前景和市场地位。未来三年内WIFI市场将增加4倍，WIFI标签需求量年增长率100%，中国WIFI手机至2013年年复合增长率可达95.8%。而LI-FI作为WIFI的同类优势设备，必定会有与WIFI相同甚至更快速的发展趋势。 图10 中国网民规模及普及率2011年，我国网民数量突破5亿，庞大的人口数量以及对网络的需求使无线网络的快速迅猛发展成为可能，这将是Li-Fi技术推广的契机。目前，全球移动运营商对WiFi网络给予的关注度持续在上升，并在热点地区大规模建网，积极引导用户使用。国际市场上，美国的AT&T为了分流智能终端带来的流量压力，近几年大规模增加在WLAN的投入，全球可用热点数已达12.5万个。韩国的无线热点数达到4.3万个，2010年KT的网络中有67%的无线数据流量是通过Wi-Fi分流，每月分流的数据流量约为2500TB。国内市场上，据In-Stat的数据统计，2010年底三大运营商的WLAN热点数目达到28.5万个。其中，中国电信 11万个、中国移动 10万个、中国联通 8.5万个。从目前市场的发展进展来看，三大运营商均已推出“3G+WLAN”战略，并在全国范围内大规模建设WLAN热点。由于WIFI以及WLAN的快速建设与发展，尽管LI-FI拥有更多优势，我们仍保守的估计在投入市场的初期每年建立热点3000个、安装LED终端设备10万个。预计每年将以35.6%的速度增长，五年内市场占有率从5%提升到30%。4.2. 市场特征Wi-Fi联盟发布的由Wi-Fi 联盟委托易观国际调查完成的Wi-Fi中国市场白皮书显示，未来三年内，Wi-Fi技术和新一代无线通讯技术在中国的企业市场将以45%的年增长率增长。同时，该报告还分析了无线上网技术在中国的新一轮扩张态势，如宽带的日渐普及和支持Wi-Fi的笔记本电脑的价格降低，而随着具有更多应用优势的新一代无线通讯技术Li-Fi的走向市场，使无线上网技术能够迅速进入家庭、办公室以及各种公共场所；接入点及外置式网卡等非嵌入式网络设备的市场规模更有望在“十二五”期间超过一百亿人民币。而这一统计结果在过去的几年间在无线网络市场就得以证实。 “中国是我们这个产业的重要战略市场，相信在未来几年内，它将提供给我们很多颇为诱人的增长机会” Wi-Fi联盟总经理Frank Hanzlik称：“其中，企业网以及语音应用这两大市场的机会则更多。我们的Wi-Fi CERTIFIED项目将有助于保护中国用户的利益，随着新的无线网络技术被广泛采用，其网络配置也将为中国的用户带来绝佳的体验。”除此之外，白皮书还显示出了目前中国无线网络市场的四个明显特征，作为拥有上万个网络热点及世界上移动电话用户最多的国家，中国已成为可支持无线网络技术的消费类和企业类设备的具有长期战略意义的关键市场；在中国，企业市场正在快速普及无线网络技术，特别是在企业内部的运用上发展尤为迅速，企业的无线网络设备数量有望在5年内达到现有规模的四倍；曾斥巨资部署热点的中国电信运营商们，现在开始集中力量为基础宽带接入服务提供家庭无线网络，以此作为一项增值服务；房地产开发商也期望配备无线网络入户，因此中国现今的房地产热将进一步加速这一轮的无线网络增长。随着以Li-Fi为代表的新一代无线网络技术的出现，移动办公和移动娱乐继续发展，并且无线网络家庭用户市场的发展将会加速。 无线网络强有力地定位于室内覆盖领域。随着中国预期的3G的发展，电信运营商会对发展势头颇好的固网与移动网融合给予更多关注。 对中国的电信运营商们来说，无线网络会是这一融合初始阶段的合适选择。对于未来无线技术竞争，在高速发展的中国市场，Li-Fi等无线网络技术将对蜂窝式3G、WiMAX及现有的Wi-fi等网络起到补充作用。由于无线网络低廉的价格、功能的多样性以及较高的数据传输率，它将继续在中国更为广阔的无线产业链之中占据一席之地，从笔记本电脑到家庭娱乐设施，消费者会要求实现多种装置之间的无缝连接，而无线网络技术将在各种装置的连接中扮演重要的角色。从目前Wi-Fi的市场占有率分析，未来以Li-Fi为代表的无线网络技术的更新将再次掀起通信市场前所未有的火热。4.3. 市场预测 从目前国内无线网络实际应用情况来看，Li-Fi市场的开发拥有巨大的发展潜力。一方面，中国五项网络市场的最大特征就是呈现出销售群体庞大、设备性价比低的优势。另一方面，从普通用户的经济条件出发，购买网络设备者往往不需要过多的成本就可以实现极速的网络接入和方便的使用体验。总之，在互联网改变人类生活的时代，无线网络的发展改变了工作模式，提高了工作效率，这是每个用户所不断追求的体验，而Li-Fi凭借其辐射范围过、传输速度快等符合现代网络需求的显著优点获得广阔的前景，未来，Li-Fi将作为现有通信技术的补充在网络市场占据一席之地。4.4. 预期分析初期初入市场，缺乏实践经验，应当充分利用设备和市场方面的潜力来求得成长，进入市场后，拉拢潜在客户，不断增强客户粘性，并扩大市场，树立充分的竞争意识。中期逐步扩大市场份额，进一步深化相关技术的开发，提供高质量高性价比的应用设备并且逐步完善相关设备的售后服务。成熟期以稳定发展为主要策略，保证现有用户群体，并逐步增加客户数量，最终完善客户服务体系，实现与竞争对手合作双赢或者采取正当竞争。表1 预期计划市场生产者力求研发出性价比较高的、设备较为完美，力争为不同需求用户提供低成本高性价比的Li-Fi无线网络设备，推行品牌效应从而影响市场的发展。总体上看行业的发展，以电子商务模式来提供相应的设备销售服务等并具备较高的盈利潜力及市场发展前景。4.5. 目标客户及设备4.5.1. 目标客户WIFI市场客户 作为WIFI的同类设备，我们拥有传输速度更快、辐射范围更广、可靠性更高、能适应更多复杂环境等优势。我们的目标是迅速占领无线通信市场的一定份额，与现有的WI-FI无线网络形成互补，给无线上网带来新可能。手机娱乐和商务应用个体 手机网络的规模发展已在近几年趋于稳定，但是值得注意的是，由于无线网络设施不能满足用户需求使得手机娱乐和商务应用的发展变的极其缓慢。而我们的Li-Fi技术将改善这一环境，与以往的WIFI技术相比，我们的技术辐射范围更大、网络信号更稳定、信息传输速度更快、信息传输可靠性更强、方便快捷不需其他基础设施的巨大优势。可以充分满足手机网络的需求，提供娱乐和商务类应用等强大的功能，这也是我们未来市场发展的重要方向。航空公司客户利用目前移动终端在航班上不能连接互联网这一缺口争取与航空公司的合作，由于航空公司经济实力较强，为其提供设备的同时也可以增加本公司的市场影响力。新兴物联网企业物联网作为互联网的下一站在广度和深度上都有可能超过互联网对人类社会的影响，对环境的深刻感知、信息量的巨大增长、通信系统的融合、工业流程的高度智能化、行业应用的整合、更加贴近生活的大众服务都使得物联网具有广阔的应用前景，在物联网刚刚起步的中国，与这些企业取得合作，必将为以后稳定发展奠定良好的基础。4.5.2. 设备核心设备以Li-Fi技术为核心，配有LED终端信息设备以及热点的建设与授权。设备组合 指企业提供给市场的全部设备线和设备项目的组合或结构。公司将通过与照明厂商及网络通讯运营商合作的方式，授权核心技术的使用与LED终端设备的研发制造，设备服务 提供LED终端设备的维修与更换，以及热点的定时维护和升级。表2 设备结构 与同类设备相比，我们具有以下优势：因为白色LED光源未来可能会成为人类的室内照明工具，附加在白色LED光源上的光学无线宽带系统在安装上更加容易。上网速度快，光线是比电磁波更加适合的信息载体，可以使宽带上网速度达到10G以上。安全性强、信息可靠性高。LED灯光上网依靠光来加载信息，不同于电磁波传播，无对人体的辐射，安全可靠。而且光线传播信息，信息不容易被截取。光线传播无线热点能覆盖更大的工作范围，可达几公里，远远超出WIFI。4.6. 竞争分析4.6.1. 主要竞争对手 Li-Fi作为一种新颖的高端无线上网技术，实际上并没有真正意义上的竞争对手，但其与WI-FI有着大致相同的市场目标，争取共同的市场份额，因此把WIFI当成是主要的竞争对手。 WI-FI的特点如下：优势 厂商进入该领域的门槛比较低，传输速度快。劣势 无线通信质量差，安全性低，覆盖范围小，网速慢。4.6.2. 行业竞争公司的新一代无线网络设备对技术依赖程度高，生产工艺要求严格，一般企业会因为技术附加值造成的制造成本的增加而退出竞争。同时本公司生产的设备使用成本低，有一定的客户吸引力，而且这种技术刚刚开发出来，市场上没有比较成熟的设备，对于喜欢体验新设备的用户有很大吸引力，公司有很强的竞争优势。价格方面，公司严格控制生产成本，削减除引进关键技术，生产之外的其他财务开支，缩小与大型厂商的价格差距赢得竞争。由于这项技术刚刚出现，在市场上没有可以替代的相关设备，不存在设备竞争，但是不排除有山寨设备混入市场抢占市场份额的风险。4.6.3. 议价能力通常来说，购买商希望厂商提供的设备在价格上有竞争力且具有较好的质量，同时也要求厂商具有良好的物流能力，能够及时交货。于是，在硬件方面，公司根据购买商条件建设相关的硬件设施确保设备的供应；在软件方面，公司组成专门的服务团队向特定的购买商提供服务，与购买商进行了友好的合作。我们相信这种做法将会受到购买商的极大欢迎，双方通过紧密的合作会将在市场中实现双赢。应对供应商议价能力，公司要求自己的供应商多样化。为了减少对企业的影响和制约，公司尽可能多地联系供货人，向多个供