ISOIECIEEE 8802-15-72025 信息技术 系统间电信和信息交换 局域网和城域网 特殊要求 第15-7部分短距离光无线通信标准立项发展报告

信息技术系统间电信和信息交换局域网和城域网特殊要求第15-7部分：短距离光无线通信标准立项发展报告StandardizationDevelopmentReport:Informationtechnology-Telecommunicationsandinformationexchangebetweensystems-Localandmetropolitanareanetworks-Specificrequirements-Part15-7:Short-rangeopticalwirelesscommunications摘要随着物联网、工业自动化、智能家居及可穿戴设备等应用场景对无线通信带宽、时延、安全性与电磁兼容性要求的不断提高，传统射频（RF）无线通信技术面临着频谱资源日益紧张、电磁干扰难以根除、数据安全防护薄弱等瓶颈问题。光无线通信（OpticalWirelessCommunication,OWC）技术，特别是短距离场景下的可见光通信与红外通信，凭借其带宽充裕、抗电磁干扰能力强、天然具备物理层安全属性等优势，已成为新一代无线通信技术体系中的重要组成部分。为统一短距离光无线通信的技术规范，促进产业健康发展，国际标准化组织ISO/IEC/IEEE联合发布了ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025标准。本报告就该标准的立项背景、编制过程、核心技术内容、应用前景及主要参编单位进行系统阐述。报告指出，该标准在原有可见光通信MAC/PHY层规范的基础上，面向2025年及未来的技术发展态势，增加了多种新的调制编码机制、自适应链路配置方案及多域共存策略，充分体现了无线光通信技术从单一可见光区间向泛光波段拓展、从固定速率传输向速率自适应演进、从单链路通信向网络化协作发展的核心趋势。该标准的发布对于推动光无线通信技术在工业互联网、智慧交通、医疗健康等领域的规模化部署具有里程碑式的意义。关键词：光无线通信；局域网；城域网；短距离通信；可见光通信；物理层；标准制定Keywords:OpticalWirelessCommunication;LocalAreaNetwork;MetropolitanAreaNetwork;Short-rangeCommunication;VisibleLightCommunication;PhysicalLayer;Standardization1引言1.1标准立项背景随着全球信息化进程不断深入，各类新型应用对无线通信技术提出了前所未有的高要求。据国际电信联盟（ITU）预测，到2030年全球移动数据流量将比2020年增长超过100倍，其中室内场景占据总流量的80%以上。与此同时，工业自动化、医疗设备互联、智能交通系统等关键任务型应用对通信的可靠性、时延和安全性提出了严苛要求。传统射频通信技术在面对上述需求时暴露出频谱资源日趋枯竭、电磁干扰控制困难、信息安全防护不足等固有局限。在此背景下，利用光波作为信息载体的光无线通信技术受到学术界和产业界的广泛关注。光无线通信兼具光纤通信的高带宽优势和无线通信的灵活接入特性，具有频谱无需授权、不产生电磁辐射、不受电磁干扰、天然具备高安全性等独特优势。特别是面向室内短距离通信场景的可见光通信（VisibleLightCommunication,VLC）技术，可利用LED照明光源实现照明与通信的双重功能，部署成本低、绿色节能，被视为6G时代重要的候选接入技术之一。1.2标准体系沿革自2011年IEEE802.15.7标准首次发布以来，短距离光无线通信标准化工作经历了三个重要发展阶段。第一阶段（2011—2018年）为基础规范期，确立了可见光通信的物理层（PHY）和媒体访问控制层（MAC）基本框架，定义了PHYI、PHYII和PHYIII三类物理层规范，支持从11.67kb/s到96Mb/s的多种传输速率。第二阶段（2018—2023年）为技术拓展期，IEEE802.15.7-2018修订版增加了Li-Fi技术、多种新的调制格式和光保真度增强机制，传输速率上限提升至数Gb/s量级。第三阶段（2023年至今）为融合演进期，ISO/IEC/IEEE联合工作组着手制定统一版本，力求在ISO/IEC和IEEE两套标准体系之间建立技术规范的互通性和一致性，最终形成了ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025标准。1.3国内外标准化形势研判国际方面，IEEE、ISO/IEC和ITU-T等标准化组织均将光无线通信纳入重点研究方向。欧洲电信标准化协会（ETSI）已成立针对光无线通信的行业规范组，面向6G光无线接入开展预先研究。日本、韩国等国家在可见光通信标准化方面也保持了积极的参与态势。国内方面，我国在光无线通信领域的学术研究和产业实践已达到国际先进水平，中国通信标准化协会（CCSA）已设立相关研究课题，国内多所高校和企业在高速可见光通信系统、光无线局域网组网技术等方面取得了重要突破。在此背景下，积极参与国际标准制定具有重要的战略意义。2标准编制概况2.1标准基本信息ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025《信息技术系统间电信和信息交换局域网和城域网特殊要求第15-7部分：短距离光无线通信》由国际电工委员会（IEC）归口发布，是ISO/IEC/IEEE三方联合标准化框架下的重要成果。该标准取代了此前的IEEE802.15.7-2018版本，将其纳入ISO/IEC/IEEE8802系列标准体系，实现了光无线通信标准在国际三大标准化组织层面上的统一。标准发布日期为2025年9月4日，当前状态为现行有效。作为一项局域网/城域网领域的专业标准，其分类号为“网络”。2.2编制过程概述ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025的编制历经了严格的标准化流程。2019年，IEEE802.15.7工作组完成修订草案，并提议将光无线通信标准纳入ISO/IEC/IEEE联合标准框架。2021年，ISO/IECJTC1/SC6（系统间电信和信息交换分技术委员会）正式启动联合制定程序，与IEEE802.15.7工作组共同组建联合编辑团队。在标准编制过程中，联合工作组先后召开了十余轮国际会议和多次技术研讨会，对标准草案中的关键技术指标进行了深入论证。来自中国、美国、德国、日本、韩国等国家的通信运营商、设备制造商、高校和科研机构的百余名专家参与了标准制定工作。2024年，标准草案进入最终国际标准草案（FDIS）投票阶段，以高赞成率获得通过。2025年9月4日，标准正式发布。2.3标准定位与适用范围本标准定位于短距离（通常指100米以内）光无线通信系统的规范制定，适用于采用可见光波段（波长380nm至780nm）及红外波段（波长780nm至1600nm）的无线光通信系统。标准的适用范围包括但不限于：室内高速无线接入、智能照明与通信一体化系统、可穿戴设备互联、工业物联网数据采集、智慧医疗监护系统、车辆与基础设施间光通信、消费电子产品点对点通信等场景。标准规定的协议层次涵盖物理层（PHY）和媒体访问控制子层（MAC），并对上层接口、安全机制和网络管理功能提出了相关要求。3标准核心技术内容3.1总体架构标准延续了ISO/IEC/IEEE8802系列标准的体系架构，定义了光无线通信的协议参考模型，包括物理层（PHY）、媒体访问控制层（MAC）以及与上层（网络层及以上）的接口规范。在PHY层，标准规定了光信号收发器件的技术要求、调制编码方案、帧格式、前导码结构、信道估计与均衡方法等。在MAC层，标准规定了信道接入机制、帧管理、关联/去关联流程、节能管理、安全认证和QoS保障机制等。标准充分考虑了光无线信道的特殊性，如光源的照明功能与通信功能的协调、不同光源之间的干扰管理、移动终端的切换支持等，在网络架构和协议设计上进行了针对性优化。3.2物理层关键技术ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025在物理层规范方面做出了多项重要的技术更新，其内容充分反映了近五年来光无线通信技术领域的研究前沿与产业应用最新需求。第一，在光谱范围拓展方面，新标准将适用范围从传统的可见光波段（380—780nm）明确扩展至包含红外波段（780—1600nm），形成了覆盖“可见光+红外”的泛光无线通信光谱框架。这一调整意味着标准不仅能支持基于LED照明光源的可见光通信，还能覆盖基于激光二极管和红外LED的红外通信链路，进一步拓宽了标准的适用范围。第二，在多载波调制机制方面，标准在原有单载波调制（OOK、VPPM等）的基础上，新增了适用于光无线信道特点的多载波调制方案。特别值得关注的是DC-OFDM（直流偏置光正交频分复用）和非对称限幅光OFDM（ACO-OFDM）在标准中的正式纳入。这两种调制技术在频谱效率和抗多径干扰能力方面较单载波方案具有显著优势，支持系统在复杂室内反射信道条件下实现Gb/s量级的数据传输。第三，在速率自适应机制方面，新标准进一步丰富了自适应调制编码（AdaptiveModulationandCoding,AMC）方案。标准定义了基于信道质量反馈的动态调制方式与编码速率调整机制，终端可根据接收信号强度、信噪比、链路质量等参数自动选择最优的传输参数组合。该机制对于应对光无线信道中由于终端移动、遮挡等导致的链路质量波动具有关键作用。第四，针对光通信的特殊需求，标准还规范了调光（Dimming）支持机制与多种光强度水平下的通信保障。这确保了光无线通信在实际应用中能够兼容LED照明亮度的灵活调节需求。同时，标准将人的视觉安全与眼保护要求纳入规范体系，对光辐射安全等级进行了明确规定，确保了系统在各类应用场景中的安全性。3.3MAC层关键技术在MAC层设计方面，ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025继承了IEEE802.15.7体系中的核心机制，并做出了多个关键改进。信道接入机制采用以CSMA/CA（载波侦听多址接入/冲突避免）为基础并结合时分多址（TDMA）预留机制，有效支持竞争型业务和确定性业务流量的共存传输。在可见光通信系统中，信道接入设计需特别协调多光源覆盖区域内终端设备的关联与切换问题，标准通过定义光信标（OpticalBeacon）帧格式和关联过程，保障了终端在不同光源覆盖范围之间的无缝切换。针对VLC系统中“灯光即基站”的独特形态，标准定义了多光源协作传输机制，使多个照明光源可协同构成一个分布式MIMO（多输入多输出）传输系统，通过空间复用和空间分集技术显著提升系统吞吐量和链路可靠性。此外，标准还设计了可见光与射频异构网络之间的切换机制，使光无线通信终端能够在光链路与射频链路之间动态选择最优接入方式，支持异构组网和融合组网的场景应用。3.4多域共存与安全机制随着光无线通信应用场景的持续拓展，不同光无线通信系统之间以及光无线通信与红外遥控、LED照明控制系统之间的共存问题日益突出。新标准专门增加了多域共存策略，定义了不同光无线通信系统在相邻信道之间协调工作的机制，有效避免了跨系统的相互干扰。在安全方面，标准除保留传统MAC层加密认证功能外，还特别强调了光无线通信在物理层安全方面的天然优势，并提出了面向光链路的物理层密钥生成辅助机制，为上层安全协议提供额外的安全保障。4标准应用价值与产业影响4.1典型应用场景ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025标准对产业界的直接价值主要体现为其为多元化的应用场景提供了统一的技术底座。在室内高速无线接入场景中，基于该标准的Li-Fi（LightFidelity）系统可为办公室、会议室、家庭等室内环境提供高达数Gb/s的无线数据接入服务，有效分流蜂窝网络流量，缓解射频频谱拥塞问题。由于光信号无法穿透墙壁，Li-Fi系统天然具备更高的信息安全防护能力，特别适用于政府机构、金融机构、科研院所等对数据安全有高要求的场所。在工业物联网领域，光无线通信可与工业LED照明系统深度融合，通过在工厂车间部署光无线通信基站，实现对工业机器人、AGV（自动导引车）等设备的低时延、高可靠无线控制。与射频方案相比，光无线通信不受电机、变频器等工业设备电磁干扰的影响，能够在复杂的工业电磁环境下提供稳定的通信链路。在智慧医疗场景中，光无线通信技术可用于手术室、ICU病房等对电磁辐射敏感的医疗环境，实现监护设备数据的无线传输和医疗影像的高速下载。同时，利用光无线信号的物理层特性，可实现患者定位、医护人员轨迹追踪等附加功能。在智慧交通方面，基于该标准的可见光通信技术可部署于交通信号灯、汽车前照灯和尾灯等照明设施，实现车辆与基础设施之间（V2I）以及车辆与车辆之间（V2V）的光通信链路，助力提升交通安全和通行效率。在消费电子领域，该标准为智能手机、平板电脑、笔记本电脑、可穿戴设备等产品之间的高速近距离数据传输提供了标准化的物理层和MAC层支持，有望在文件传输、屏幕投射、AR/VR数据交互等场景中发挥重要作用。4.2社会经济价值分析从频谱资源利用角度看，光无线通信利用无需授权的光波频段进行数据传输，可有效缓解当前射频频谱资源紧缺的局面。按当前可用带宽估算，可见光波段可提供超过400THz的可用频谱资源，其带宽潜力远超传统射频波段总和。该标准的发布将推动频谱资源从“稀缺时代”向“富余时代”过渡。从产业发展角度看，光无线通信可与现有LED照明产业形成协同发展效应。据行业统计，全球LED照明市场规模已超过千亿美元级别，若将通信功能与照明功能一体化集成，将大幅提升照明基础设施的附加值，催生“照明+通信”的新型产业生态。从信息服务角度看，该标准的实施将推动室内高精度定位、高速数据广播、智慧零售精准营销等新型信息服务的部署，为消费者带来更加丰富的数字化体验。据相关研究机构预测，到2030年，全球光无线通信相关市场规模有望突破200亿美元。5主要参与单位介绍ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025标准的编制工作汇聚了全球光无线通信领域顶尖的研究机构和企业力量。在国际联合工作组框架下，来自多个国家的标准化机构、通信企业、半导体厂商、LED照明企业以及大学和科研院所共同参与了标准草案的起草和评审工作。在众多参编单位中，IEEE802.15.7工作组作为标准的前身版本编制方和技术核心贡献方，在本标准的制定过程中发挥了至关重要的作用。IEEE802.15.7工作组隶属于IEEE802局域网/城域网标准委员会，是全球光无线通信标准化领域最具影响力的技术组织之一。自2007年成立以来，IEEE802.15.7工作组持续致力于短距离光无线通信标准的研究与制修订工作。2004年，IEEE802.15委员会正式成立“可见光通信兴趣组”（VG-TAG），开展技术可行性论证；2007年获批成立802.15.7任务组，正式启动标准编制工作。2011年4月，工作组成功发布了全球首个可见光通信标准IEEE802.15.7-2011。此后，工作组持续开展技术演进研究，2018年发布了修订版IEEE802.15.7-2018。在此次ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025标准编制过程中，IEEE802.15.7工作组负责组织多轮技术提案征集和评审，协调各成员国专家意见，并主导了PHY和MAC层核心技术规范的编写。工作组还联合国际照明委员会（CIE）等组织开展光安全、调光兼容性等交叉领域的协调工作，确保了标准在通信和照明两个行业之间的兼容性。在参编企业方面，全球多家知名通信设备制造商和半导体厂商为标准的技术方案提供了重要的工程实践支撑。部分参编企业在高速LED驱动电路设计、光电探测器阵列、MIMO光收发模块等方面拥有丰富的产业经验，为标准中物理层参数的确定提供了有力的实验数据支撑。此外，多所国际知名大学和研究机构的学者参与了标准制定工作。这些学术机构在光OFDM调制、自适应比特功率分配、光MIMO信号处理、机器学习辅助的信道估计等前沿领域的研究成果，为新标准中若干关键技术方案的选择提供了重要的理论依据。6结论与展望ISO/IEC/IEEE8802-15-7:2025标准在技术内容上的整体先进性充分体现在三个核心维度：其一，光谱范围的扩展实现了从可见光通信到泛光无线通信的技术路线升级；其二，调制编码机制的丰富大幅提升了系统在复杂信道条件下的频谱效率和链路可靠性；其三，速率自适应与多域共存机制体现了标准对实际部署中信道动态性和场景多样性的高度适配。该标准的发布标志着短距离光无线通信技术进入了一个崭新的发展阶段。作为ISO/IEC/IEEE三大国际标准化组织联合制定的统一标准，其不仅整合了此前IEEE802.15.7-2018等版本的技术成果，更在核心技术指标和协议架构层面实