Light Fidelity – технология использования световых волн для обеспечения сверхбыстрой технологии беспроводной передачи данных. LiFi – решение, подменяющее традиционный WiFi.
Замена или подмена привычного WiFi на технологии LiFi - задача не завтрашнего дня. И это не смотря на ряд уникальных и важных преимуществ. И прежде всего - беспроводную передачу данных.
Оптимистичные аналитики отрасли прогнозируют, что до 2023 года мировой рынок LiFi увеличит стоимость на 50 миллиардов долларов.
Для справки: LiFi - это двунаправленная высокоскоростная беспроводная коммуникационная технология. Термин был придуман Харальдом Хаасом. Данный вид передачи данных использует видимый свет в открытом пространстве без волновода, как канал связи.
Изучим вопрос на уровне дилетанта, с помощью статей в популярных научных изданиях.
Принцип действия технологии LiFi.
В момент прохождения постоянного тока через LED светодиод происходит излучение непрерывного потока протонов, выдающего видимое свечение. При изменении напряжения меняется и интенсивность свечения. Светодиодные лампы - полупроводниковые устройства, интенсивность излучения и ток можно модулировать на достаточно высоких скоростях.
Данные изменения свечения можно улавливать специальным фотодетектором, чтобы преобразовать их обратно в электрический ток. Человеческий глаз не способен уловить модуляцию интенсивности свечения, вследствие чего связь является непрерывной. В результате технология Li-Fi способна при помощи светодиодной лампочки передавать потоки информации на невероятно высокой скорости.
Технология Li-Fi работает модулированием двоичного кода потока света от специального светодиодного источника. Само приемно-передающее устройство ничем не отличается от стандартной светодиодной лампочки. Приемные датчики, подключенные к компьютеру или иному цифровому электронному устройству, позволяют получать информацию в момент, когда на них падает свет от источника Li-Fi. Это накладывает определенные ограничения на возможности применения технологии, однако такая оптическая связь на порядок безопасней традиционный Wi-Fi.
Сильные стороны LiFi:
- Где свет, там и интернет.
- LiFi позволяет осуществлять связь там, где радиоволны могут мешать работе других устройств (например, в самолетах) или где радиосигнал не доходит (например, под землей),
- Передача данных через LiFi безопаснее, потому, что доступ к сети возможен только внутри источника света,
- LiFi обеспечивает большую пропускную способность, что очень важно во времена все более загруженных и перегруженных сетей WiFi.
- Скорость выше всех прошлых достижений (более 10 Гбит/с).
- Распространение света безопасно ограничивается (вместе с интернетом).
- Нет электромагнитного излучения (не влияет на медицинские приборы).
- Светодиодная лампа экономит энергию на освещении и на раздаче интернета.
- Дешевле не только в расходе энергии, но и в покупке/подключении.
Ограничения на использование LiFi:
- Сигнал принимается только в том случае, если он находится в зоне действия источника света,
- LiFi не работает при дневном (естественном) освещении, поскольку рассеивает световые лучи, излучаемые светодиодным освещением.
- Без источника света использовать невозможно.
- Соединение Li-Fi прерывается, когда кто-то перекрыл луч.
- Физические барьеры ограничивают Li-Fi в принципе.
- Яркий солнечный свет может создавать помехи и даже прерывать сигнал.
- Для Li-Fi требуется принципиально новая инфраструктура.
Создать сеть Li-Fi - просто смонтировать специальные светильники в здании. Интернет тут же становится доступным для большого количества помещений при значительно меньших затратах, чем с традиционными Wi-Fi-роутерами. Безопасность обеспечена. Жалюзи на окна, и уже никто не сможет перехватить сигнал. WiFi же «пробивает» и бетонные стены.
Намного ли быстрее Li-Fi, чем Wi-Fi?
В перспективе - да. LiFi в сотни раз быстрее, чем WiFi, которым мы пользуемся сейчас. Лабораторная скорость до 224 ГБ в секунду, то есть порядка 20 фильмов в хорошем качестве скачиваются за одно мгновение.
Частота радиоволн WiFi составляет порядка 5 ГГц (максимум 60 ГГц). Видимый свет (его использует LiFi) имеет частоту около 500 ТГц. Это примерно в 10 000 раз больше, чем у WiFi.
Почему до сих пор широко не используется технология Li-Fi?
1. Потребность в специальном оборудовании. Li-Fi нужны специальные светодиодные лампы для передачи и фотодетектор для приёма, которых слишком мало сегодня.
2. Проблемы коммуникации. Пока не представлены повсеместно работающие приемники Li-Fi в гаджетах.
3. Ограниченный диапазон. Обычное домашнее хозяйство может обойтись одним роутером, тогда как одному домашнему хозяйству потребуется несколько десятков ламп LiFi для покрытия всего дома.
4. Интенсивность света. Если лампа LiFi имеет интенсивность, которая смешивается с другими источниками света вроде обычных лампочек или солнечного света, то это приведет к выходу из строя всей системы.
5. LiFi против WiFi. WiFi используется повсеместно для беспроводной связи. Чтобы LiFi заменил WiFi, нужно убедить потребителей, что он действительно намного лучше, чем привычный WiFi.
Для справки: есть пример удачного применения Li-Fi технологии.
Компания по производству мобильных гаджетов - Oledcomm, британский сотовый оператор O2, автомобильная корпорация BWM и другие.
Основной компонент системы Li-Fi:
- Яркий светодиод, который является источником передаваемых данных.
- Кремниевый фотодиод (фотодетектор), который может реагировать на видимый свет, он является приемником передаваемых данных.
Применение
- Смарт-освещение: любое публичное или частное освещение, в том числе уличные фонари, могут быть применены в качестве стандартных точек доступа Li-Fi с применением одной инфраструктуры датчиков и средств связи.
- Освобождение радиочастот сотовых сетей. Пиковые нагрузки могут быть переложены на Li-Fi. В особенности это эффективно на входящих коммуникационных каналах, имеющих узкие места.
- Мобильные подключения: планшеты, смартфоны, ноутбуки и иные мобильные устройства, в которых встроены модули соединения при помощи Li-Fi. Малое расстояние обеспечивает превосходную и защищенную коммуникацию.
- Медицина и охрана здоровья. Особенность света с Li-Fi в том, что он не создает электромагнитные помехи для медицинского оборудования. К тому же технология не подвержена действию МРТ-сканеров.
- Опасное производство. Использование Li-Fi-технологии позволяет создать безопасную альтернативу электромагнитным излучениям от радиочастотной связи на нефтехимических предприятиях и шахтах.
- Коммуникации под водой. Вследствие сильного поглощения сигнала применение радиочастот в воде нецелесообразно. Акустические волны выделяются низкой пропускной способностью, к тому же тревожат морских животных. Использование Li-Fi-технологии позволяет успешно решать данные проблемы для связи на небольшом расстоянии.
- Авиация. Технология Li-Fi может быть задействована с целью уменьшения длины проводки, снижения веса, повышения гибкости в установке оборудования, а также сидений пассажирского салона, в которых уже установлены LED-светильники. Система развлечений на борту сможет поддерживаться и взаимодействовать с устройствами пассажиров.
- Транспорт и транспортные средства. Светодиодные вывески и светофоры, уличные светильники, задние фонари и фары, могут обеспечить коммуникацию между дорожной инфраструктурой и автомобилями в системах управления дорожным движением.
- Игрушки. Светодиоды сегодня активно применяются во многих игрушках, благодаря чему может быть построена недорогая связь между интерактивными игрушками.
- Локальные и высокоточные информационные службы, к примеру, реклама и навигация. Они обеспечат людей точной информацией, которая связана с конкретным местом и временем.
- Госучреждения, банки, то есть там, где важна безопасность и скорость передачи информации.
- Применение в быту. Скорей всего, в будущем светодиодные лампочки будут сразу выполнять две функции: освещать помещение и создавать беспроводную коммуникационную сеть, которая позволит подключаться к устройствам и выходить в Интернет.
При подготовке материала использованы открытые источники Интернет.