Nowe technologie  (2018-12-03)   LUX MAGAZYN

Technologia Li-Fi – bezprzewodowa transmisja danych za pośrednictwem sygnału świetlnego

Dla wielu z nas dostępność Wi-Fi jest już codziennością. Bezprzewodowo dostarczane dane stały się towarem w naszym codziennym życiu, na równi z elektrycznością i oświetleniem. Wi-Fi jest wszędzie, mają je nasi sąsiedzi, jest obecne w sklepach, restauracjach, pociągach i na lotniskach. Wszyscy znamy i rozumiemy zalety i korzyści płynące z dostępności Wi-Fi, ale czym jest Li-Fi i dlaczego  w niedalekiej przyszłości może stać się tak istotne?

 


 
Znaczenie technologii Li-Fi polega na tym, że otwiera ona nowe możliwości transmisji łączności i transmisji danych tysiąckrotnie szersze niż Wi-Fi.


Li-Fi, podobnie jak Wi-Fi, umożliwia bezprzewodową łączność z Internetem wielu urządzeniom elektronicznym, takim jak laptopy, tablety i smartfony. Wi-Fi realizuje ją na częstotliwościach radiowych, natomiast Li-Fi osiąga to za pomocą światła, co może zapewnić niespotykaną przepustowość przesyłu danych.

Warto brać pod uwagę, że bezprzewodowe przesyłanie danych jest wymagane nie tylko w naszych tradycyjnych urządzeniach łączności. Dziś nawet nasze telewizory, głośniki, słuchawki, drukarki, okulary rzeczywistości wirtualnej VR, a nawet lodówki używają bezprzewodowej łączności do podstawowej komunikacji. Obecnie przewiduje się, że do 2020 r. na świecie będzie 20 mld. urządzeń łączących się z Internetem w sposób bezprzewodowy. Ponadto prawie 80 proc. danych przekazywanych bezprzewodowo to przekazy video niezbędne do działanie popularnego oprogramowania komputerowego i aplikacji takich jak media społecznościowe, usług strumieniowania video, np. Netflix, oraz wirtualnej i rozszerzonej rzeczywistości.

Technologie oparte na częstotliwościach radiowych, takie jak Wi-Fi,  wyczerpują cały zakres dostępnych częstotliwości, aby wspierać cyfrową rewolucję, a Li-Fi może pomóc w stworzeniu dodatkowych możliwości następnej generacji łączności bezprzewodowej.
 

Czym różni się Li-Fi od Wi-Fi?

Ograniczenie przesyły
Wi-Fi używa częstotliwości radiowych, których zakres jest bardzo ograniczony. Urządzenia, takie jak komputery, laptopy, drukarki, inteligentne telewizory, smartfony i tablety muszą konkurować o pasmo przesyłu. Pojawianie się coraz większej liczby urządzeń z obsługą Wi-Fi, np. lodówek, zegarków, aparatów fotograficznych i urządzeń przenośnych powoduje zatory komunikacyjne i utrudnia transmisję danych. Do transmisji danych Li-Fi wykorzystuje częstotliwości fal świetlnych, których zakres jest 1000 razy szerszy niż częstotliwości radiowe, a światło nie zakłóca fal radiowych.
 
Gęstość
Wyobraź sobie biuro o powierzchni 450 m², z 80-ciu osobami pracującymi bezprzewodowo na tabletach i laptopach. Zazwyczaj na każde 200 m² niezbędny byłby jeden bezprzewodowy router Wi-Fi zapewniający komunikację z prędkością 1 Gb/s. Oznacza to, że dla całego biura dostępna byłaby całkowita łączna przepustowość 2 Gb/s. Wyobraźmy sobie jednak, że cały system oświetleniowy tego biura wspomagałby łączność Li-Fi. Nawet jeśli w tym biurze zastosowano by jedynie 100 opraw oświetleniowych umieszczonych w suficie, co nie jest ilością zbyt wysoką, to zapewni ponad 4 Gb/s, a jeśli to nie wystarczy można dodać więcej opraw. Nie można natomiast dodawać większej liczby routerów Wi-Fi, ponieważ one przeszkadzają sobie nawzajem. Ilość danych dostępnych na 1 m² pomieszczenia będzie zawsze wyższa dzięki zastosowaniu Li-Fi.
 
Bezpieczeństwo danych
Fale radiowe przechodzą przez ściany i sufity. Światło nie. Stad wynika różnica w bezpieczeństwie przekazywania danych w systemie Wi-Fi oraz Li-Fi. Intruz lub haker znajdujący się poza budynkiem, może próbować włączyć się z zewnątrz do wewnętrznego systemu komunikacji i przesyłu danych. Dane przekazywane przez Li-Fi są dostępne tylko wtedy gdy jesteś bezpośrednio w zasięgu światła diod LED pracujących w systemie wewnętrznego oświetlenia Li-Fi.
 
Bezpieczeństwo użytkowania
Wi-Fi jest źródłem zakłóceń elektromagnetycznych (EMI), które wpływają na działanie przyrządów na pokładach samolotów, aparatury medycznej w szpitalach i są potencjalnie groźne w niebezpiecznych i ryzykownych procesach, takich jak produkcja energii elektrycznej w elektrowniach atomowych oraz wydobycie ropy naftowej i gazu. Li-Fi zamiast fal radiowych wykorzystuje promieniowanie świetlne, które jest bezpieczne i nie powoduje zakłóceń elektromagnetycznych.
 
Szybkość
Starsze wersje standardu Wi-Fi, takie jak IEEE 802.11a/g, określają szybkość transmisji danych na 54 Mb/s. Jednak nowsze standardy Wi-Fi, takie jak 802.11ac, zapewniają technologię, która może zwiększyć szybkość transmisji do 1 Gb/s i więcej. Wi-Fi w wersji 802.11ad może osiągnąć prędkość przesyłu danych nawet do 7 Gb/s. Li-Fi osiągnęło już szybkość transmisji 3 Gb/s przy użyciu jednej niebieskiej mikro-diody LED. Dla pojedynczego źródła światła złożonego z trzech kolorowych diod LED (R, G, B) przekłada się to na teoretyczną prędkość przesyłu danych do 9 Gb/s, co pokazuje obiecujące możliwości tej szybko rozwijającej się technologii.


Jak działa Li-Fi?

Światło widzialne lamp LED może być modulowane z bardzo dużą częstotliwością. Ten modulowany sygnał świetlny o wysokiej częstotliwości jest następnie wykrywany przez fotodetektor i przetwarzany z powrotem na prąd elektryczny. Modulacja intensywności światła o tak wysokiej częstotliwości jest niedostrzegalna dla ludzkiego oka. Komunikacja Li-Fi jest tak samo bezproblemowa jak łączność radiowa, ma jednak wiele wyjątkowych zalet, takich jak szybkość, gęstość, bezpieczeństwo i ulepszone usługi lokalizacyjne.

Łączność radiowa wymaga radiowych układów elektronicznych, anten I złożonych odbiorników, podczas gdy Li-Fi jest znacznie prostsze i wykorzystuje bezpośrednio metody modulacji światła w oprawie oświetleniowej oraz jej odbłyśnik i dyfuzor służące do formowania wiązki świetlnej. Komunikacja w podczerwieni jest ograniczona co do mocy ze względu na wymagania dotyczące bezpieczeństwa oczu, natomiast źródła światła LED mają dużą intensywność i mogą osiągać bardzo duże szybkości transmisji danych.
 

Czym różni się Li-Fi od Visible Light Communications (VLC)?

Vissible Light Communications to bardzo ogólny termin, który wskazuje na jakąkolwiek formę transmisji danych za pomocą światła. Historycznie biorąc określenie to było stosowane przede wszystkim do opisu jednokierunkowego przekazywania danych z punktu do punktu przy niskich prędkościach transmisji danych.
Technologia Li-Fi obejmuje zaawansowane funkcje sieciowe. Oryginalne Li-Fi jest w pełni sieciowym, dwukierunkowym i szybkim systemem łączności bezprzewodowej wykorzystującym światło do transmisji danych.


Historia Li-Fi

Alexander Graham Bell jest najbardziej znany z tego, że wynalazł telefon, ale w 1880 r. zaprezentował on także pierwszy system VLC. Zaledwie 4 lata po wynalezieniu telefonu, Bell przeprowadził pierwszą na świecie bezprzewodową rozmowę telefoniczną. Dokonał tego za pomocą aparatu zwanego Photophonem, który używał światła, a nie fal radiowych. Bell musiał użyć światła dziennego, co poważnie ograniczało praktyczne zastosowanie tego sposobu transmisji.

Koncepcję nowoczesnego Li-Fi jako pierwszy opracował profesor Harald Haas ze swoim zespołem badawczym z Uniwersytetu w Edynburgu. Co ciekawe, prace te były prowadzone w budynku im. Grahama Bella, który urodził się właśnie w Edynburgu i studiował na tym uniwersytecie. Li-Fi zostało opracowane jako rozwiązanie problemów związanych z rosnącym zagęszczeniem widma fal radiowych. Po raz pierwszy Haas zaprezentował nową technologię dokonując na żywo transmisji video na konferencji TED Global w lipcu 2011 r., a termin Li-Fi został przez niego ukuty podczas tego właśnie wykładu.


Artykuł ukazał się w czasopiśmie LUX Magazyn nr 1/2018
 

Treści powiązane:



Komentarze:

Advertisement