Светлые технологии li-fi

В светлое будущее по li-fi

Экология потребления.Технологии: У Wi-Fi и LTE может быть и альтернатива — технология Li-Fi, использующая для передачи данных источник освещения.

И свет, и интернет

Термин Li-Fi, или «light fidelity», впервые ввел немецкий физик Харальд Хаас в 2011 году, продемонстрировав светодиодную лампу, которую можно использовать в качестве роутера, раздающего сигнал.

Li-Fi принадлежит к технологии VLC (Visible Light Communication) — так называемой связи по видимому свету, позволяющей источнику освещения помимо своей прямой функции еще и передавать информацию. Фактически она возникла еще в 1880 году благодаря ученому Александру Беллу, который создал фотофон — устройство, которое способно передавать звуки с помощью света на расстоянии.

Li-Fi передает информацию с помощью LED-светодиодов, которые мерцают на уровне наносекунд, что делает процесс незаметным для человеческого глаза.

В 2011 году ученым удалось добиться скорости в 224 Гб/с. Это бы позволило пользователю скачать 18 фильмов размером до 1,5 ГБ каждый в течение одной секунды,

но речь о коммерческом использовании Li-Fi пока не идет.

Технология работает только в коротком диапазоне, а значит, пользователю нужно находиться близко к источнику сигнала. Несмотря на недостаток с точки зрения расстояний, это является и плюсом — Li-Fi более защищена от взлома.

Свет не проходит через стены и делает технологию привлекательной в плане информбезопасности, например, для использования в офисе. Так, для взлома Li-Fi-сети хакеру необходимо стоять в непосредственной близости от источника света, а в такой ситуации будет трудно сохранить свою анонимность.

Офис на лампочках

В 2011 году Li-Fi находилась еще в стадии концепта, стартап pureLiFi, созданный Харальдом Хаасом, продолжает активно развиваться.

Американская исследовательская компания Grand View Research предсказала, что

рынок технологий по передаче данных с помощью света, включая Li-Fi, достигнет $100 млрд к 2024 году.

Осенью 2016 года стало известно, что в Париже откроется первый в мире офис, оснащенный технологией Li-Fi. Добиться результата удалось благодаря сотрудничеству pureLiFi и компании Lucibel, занимающейся светодиодным освещением.

«Этот проект станет первым в своем роде. Он задействует двухстороннюю передачу данных с помощью технологии Li-Fi. Человек сможет участвовать в конференц-колле по Skype, передвигаясь от одного источника света к другому, но при этом связь не прервется», — заявил в интервью директор по бизнес-стратегии pureLiFi Никола Серафимовски.

Париж явно претендует на звание Li-Fi-столицы мира — в октябре французская компания Oledcomm выиграла тендер на оснащение 66 станций парижского метрополитена 250 тыс. светодиодных источников света.

Однако в данном случае технология не будет обеспечивать двухстороннюю коммуникацию по примеру Wi-Fi, а будет транслировать информацию о местонахождении конкретных объектов, возможно, поездов в туннелях.

Apple выжидает

В январе 2016 года еще до выхода iPhone 7 в коде новой версии операционной системы iOS была обнаружена информация о тестировании технологии передачи данных с помощью светового излучения Li-Fi.

Если новый смартфон от Apple получит поддержку перспективной технологии, это станет настоящим прорывом в области и способствует массовому распространению ее по всему миру.

Не нужно ожидать, что новая технология полностью вытеснит Wi-Fi — вероятнее всего, они будут работать совместно.

Li-Fi будет бесполезен на улице, так что публичные Wi-Fi-споты продолжат функционировать. Кроме того, Wi-Fi так плотно интегрирован в современное общество, что заменить весь единый беспроводной стандарт в одночасье будет слишком сложно и дорого.

Создатель технологии Харальд Хаас представляет себе будущее, в котором свет и интернет будет распространять обычная лампочка.

«Все, что нужно сделать, это интегрировать маленький микрочип в каждый источник света, и в результате мы получим девайс, который будет выполнять одновременно две базовые функции — освещение и передачу данных», — говорит ученый.

По его мнению, в перспективе в мире появится не только 14 млрд лампочек, но и 14 млрд потенциальных источников Li-Fi-сигнала, которые обеспечат человечеству яркое и светлое будущее. опубликовано econet.ru 

Технология Li-Fi. Устройство и работа. Применение и особенности

Li-Fi представляет новую технологию передачи данных, которая должна обеспечить в сто раз большую скорость передачи данных, чем Wi-Fi.

 Технология Li-Fiдолжна кардинально изменить бизнес в будущем, создав основу для многомиллиардной индустрии уже к 2022 году. На текущий момент ведутся работы по достижению скорости по Li-Fi технологии в 1 Гбит/с и выше.

Это позволит значительно превзойти показатели существующего сверхбыстрого широкополосного доступа.

На данный момент Li-Fi только развивается, однако уже многие компании намерены инвестировать в нее. В ближайшем будущем она может найти широкое применение, максимально заменив Wi-Fi. Планируется, что через несколько лет начнется широкомасштабное коммерческое использование данной технологии.

Технология Li-Fi: устройство

Li-Fi представляет аббревиатуру от Light Fidelity, то есть беспроводной формы коммуникации при помощи видимого света.

Это технология оптической беспроводной передачи информации обеспечивает двустороннюю высокоскоростную мобильную связь с применением света из светодиодов вместо радиоволн.

Через световые потоки обеспечивается передача двоичных данных. Термин Li-Fi был придуман немецким физиком Гаральдом Гаасом.

Для обеспечения работы Li-Fi необходимо следующее аппаратное обеспечение:

  • Светодиодная система освещения.
  • Маршрутизатор, установленный вместе с системой освещения.
  • Приемник, который оснащен декодером с целью расшифровки светового сигнала.

Технология Li-Fi устроена так, что в качестве беспроводных маршрутизаторов могут использоваться электрические светодиодные лампочки.

Сегодня основными компонентами системы Li-Fi являются:

  • Яркий светодиод, который является источником передаваемых данных.
  • Кремниевый фотодиод (фотодетектор), который может реагировать на видимый свет, он является приемником передаваемых данных.

Система — излучатель Li-Fi в большинстве случаев включает четыре основных компонента:

  • Светодиодная лампочка.
  • Высокочастотный (ВЧ) усилитель цепи питания.
  • Печатная плата.
  • Корпус.

Печатная плата применяется для соединения входов и выходов лампы. В нее входит встроенный микроконтроллер, который применяется для управления разными функциями лампы.

Радиочастотный сигнал создается твердотельным ВЧ усилителем цепи питания, благодаря чему вблизи лампочки создается электрическое поле. Высокая плотность энергии электрического поля позволяет доводить содержимое лампочки до состояния плазмы. Указанная управляемая плазма и выступает в качестве интенсивного источника света.

Все вышеперечисленные компоненты обрамляются алюминиевым корпусом.

Для глаза людей мерцания диодов незаметны, а цифровой метод модуляции позволяет передавать данные до 10 Гбит в секунду. Чтобы регистрировать переданные пакеты применяется специальный приемник.

Среди последних разработок можно назвать смартфон от компании Oledcomm, который работает под управлением Android. У смартфона имеется одна важная модификация: вместо фронтальной камеры у него имеется Li-Fi сенсор. Указанный сенсор получает команды от светодиодных ламп, которые располагаются поблизости от смартфона, что позволяет просматривать видеоролики или изображения на устройстве.

К тому же был продемонстрирован прототип компактного внешнего Li-Fi приемника, он подключается к смартфону посредством 3,5-миллиметрового разъема. Такой приемник позволяет получать данные Li-Fi на устройствах, которые не оборудованы модулем. В скором времени Oledcomm планирует внедрить свою разработку в планшеты и смартфоны, что позволит широко распространить технологию Li-Fi.

Принцип действия

В момент прохождения постоянного тока через LED светодиод происходит излучение непрерывного потока протонов, выдающего видимое свечение. При изменении напряжения меняется и интенсивность свечения. Так как светодиодные лампы являются полупроводниковыми устройствами, то 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 лишь в момент, когда на них падает свет от источника Li-Fi.

Естественно, что это накладывает определенные ограничения на возможности применения данной технологии, однако такая оптическая связь на порядок безопасней традиционный Wi-Fi.

Сигналы последней можно перехватить в любой точке, которая находится в радиусе действия оборудования. К тому же технологию Li-Fi можно будет беспрепятственно использовать в местах, в которых запрещено применение оборудования, излучающего посторонние радиоволны.

Это салоны самолетов, реанимационные палаты медицинских учреждений и ряд иных мест.

Применение

Развитию технологии Li-Fi способствовал резкий рост применения светодиодов в целях освещения. Технология Li-Fi отлично подходит для загрузки прямых трансляций, загрузки видео и аудио и так далее.

Данные задачи предъявляют значительные требования к пропускной способности входных каналов, однако требуют минимум мощности исходящих.

В результате освобождается большая часть существующих радиочастотных каналов.

Световой интернет Li-Fi сегодня находит применение в многочисленных областях

  • 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. На сегодняшний день уже производятся вывески и светофоры, уличные светильники, задние фонари и фары, где применяются LED-лампы. Благодаря этому может быть обеспечена коммуникация между дорожной инфраструктурой и автомобилями в системах управления дорожным движением, а также обеспечения безопасности.
  • 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. Планируется, что 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.

Типичные характеристики

  • Рабочая скорость светодиода составляет 1 мкс, то есть она будет незаметна для человеческого глаза;
  • Технология Li-Fi – дешевая и быстрая версия Wi-Fi, действующая в видимом диапазоне длин волн. Технология предполагает передачу данных с применением видимого света со спектром от 400 ТГц (780нм) до 800 ТГц (350нм). Li-Fi работает на электромагнитных волнах.
  • Стандарт IEEE 802.15.7 для Li-Fi определяет физический уровень сети OSI PHY (Physical layer), в том числе уровень управления доступом к области Media Access Control (МАС-адрес).
  • На текущий момент достигнутая практическая скорость составляет 1 Гбит/с, в ближайшем будущем она составит 15 Гбит/с. Потенциальная скорость равняется 3 Тбит/с.
Читайте также:  Top 10 книг для чтения на английском

Достоинства и недостатки

К достоинствам Li-Fi технологии можно отнести:

  • Привлекательная технология в сравнении с другими. Высокая скорость Li-Fi уже сегодня позволяет передавать видео онлайн в HD-качестве.
  • Технология Li-Fi считается самой защищенной технологией, так как для ее взлома и перехвата нужно оказаться в одном помещении с «жертвой».
  • Низкое энергопотребление оборудования и значительная скорость передачи данных.
  • Низкая стоимость комплектующих. Все разработки излучателя создаются из обычных светодиодов, имеющих простой технологический процесс их создания и малую стоимость. В будущем интернет можно будет передавать с помощью обычных ламп.
  • Широкий диапазон передачи данных.

К недостаткам Li-Fi технологии можно отнести:

  • Небольшое расстояние передачи данных. Сегодня это максимум 10 метров;
  • Работа ведется в одном помещении, так как световые волны не способны проникать через стены и непрозрачные материалы. Это является большим недостатком в сравнении с радиочастотой Wi-Fi технологии.

Похожие темы:

5G и Li-Fi: как эти технологии изменят мир интернета

Интернет можно смело назвать технологией, которая изменила мир. Методы передачи данных в глобальной сети продолжают развиваться и мы рассмотрим две самые перспективные технологии в этой сфере.

Пятое поколение мобильного интернета

Обратный отсчет до революции 5G начался с распространением устройств интернета вещей. Количество мобильных телефонов, телевизоров, систем безопасности, умных колонок, подключенных к всемирной паутине, будет только увеличиваться.

Технология 5G выйдет за рамки мобильной широкополосной связи за счет преимуществ перед 3G и 4G. Отличия проявляются в малой задержке сигнала. В современных сетях 3G информация перемещается по сети приблизительно 100 мс, в сетях 4G ‒ 10 мс.

Это невероятно быстро, но все еще существует задержка, которая делает затруднительным общение в реальном времени. Ожидается, что с 5G эта задержка уменьшится до 1 миллисекунды. Рекорд скорости 5G был установлен в Швейцарии и составил 15 Гбит/с.

 Если человек получит возможность общаться по сети в реальном времени, расстояние между абонентами больше не будет иметь значения.

Сверхскоростной мобильный интернет станет двигателем технологий, изменяющих мир. Например, устройства IoT для медицинской помощи помогут людям контролировать свои заболевания и позволят медицинским работникам проводить эффективный удаленный скрининг и диагностику пациентов.

Фактически, сеть будет наделена потенциалом, позволяющим хирургам роботизировать операции на пациентах за тысячи километров, однако для этого еще необходимо преодолеть массу препятствий.

Долгий путь вперед

Основными помехами являются затраты на организацию сети и регулирующий надзор. Поставщики услуг связи должны будут инвестировать миллиарды долларов в инфраструктуру, чтобы обеспечить 5G. Сюда войдут затраты на большое количество антенн, базовых станций и оптоволоконных кабелей. Прежде, чем 5G получит широкое распространение, все это должно быть установлено и протестировано.

Можно с уверенностью предположить, что провайдеры в конечном итоге найдут способ построить необходимую инфраструктуру, но для этого потребуется много времени и денег.

Кроме того, правительства и регулирующие органы должны оказывать поддержку телекоммуникационным компаниям, в том числе, финансовую.

Властям необходимо будет принимать законы, которые будут учитывать новые модели доходов: монетизацию данных и управление контентом.

После того, как начальные препятствия будут преодолены, появятся новые нормативные и материальные аспекты ответственности за передовые автоматизированные функции: дистанционная хирургия, дистанционное медицинское обслуживание, связь между транспортными средствами и общественная безопасность.

Как интернет 5G уже изменил мир

Ожидается, что в 2020 году 5G станет коммерчески жизнеспособной технологией. Крупные операторы уже начали тестирование. Первым оказался город Чунцин, а полномасштабное тестирование было проведено на Зимней олимпиаде в Пхенчхане.

Оператор KT занимался организацией сети, а Intel и Samsung организовали работу платформы. Помимо красивого представления дронов на олимпиаде, сеть была протестирована и во время соревнований.

Всё, что необходимо знать о технологии Li-Fi

Представьте себе мир, в котором каждая из миллиарда привычных нам лампочек – это точка доступа беспроводной связи, дающая пользователям подключение на скорости, о которой можно только мечтать в случае с Wi-Fi.

Это цель человека, который придумал технологию Li-Fi.

И совсем недавно она шагнула из мира научной фантастики в объятия реальности, где тут же продемонстрировала скорость, превышающую в сто раз скорость привычного Wi-Fi подключения.

Эстонский стартап – компания Velmenni, использовала лампу с интегрированной системой Li-Fi для передачи данных на скорости до 1 гигабита в секунду, что примерно в 100 раз выше скорости, доступной существующей технологии Wi-Fi, что позволяет в течение нескольких секунд загружать фильм в разрешении высокой чёткости. Это был первый тест работы технологии в реальном мире, однако проведённые ранее лабораторные тесты продемонстрировали теоретическую скорость соединения в 224 гбит/с.

Так что же такое Li-Fi, как это работает и сможет ли эта технология внести революционные изменения в то, как мы подключаемся к Интернету?

Сам термин был предложен немецким физиком Гаральдом Гаасом, когда во время выступления на конференции TED он высказал идею использования лампочек в качестве роутеров беспроводной связи.

Это случилось четыре года назад, и многие тогда полагали, что, подобно целому ряду прочих революционных идей, Li-Fi будет названо «большим шагом в будущее», но при этом данная разработка так и останется проектом на бумаге.

Однако через год после своего выступления на TED, Гаас, профессор мобильной связи в Университете Эдинбурга, создал с группой единомышленников, изучавших данную технологию с 2008 года, компанию pureLiFi. Компания, претендующая на роль «признанного лидера в сфере Li-Fi технологий», уже выпустила два продукта.

Недавно Mediasat писал, что pureLiFi объявила о начале сотрудничества с французской компанией, работающей в сфере промышленного освещения, которая обещает к третьему кварталу интегрировать в свою продукцию VLC-технологию от pureLiFi.

Вот как в компании pureLiFi описывают работу своей технологии:

Выступая на конференции TED в 2011 году, Гаас заявил, что существующая инфраструктура позволит превратить любую светодиодную лампу в сверхскоростной роутер беспроводной связи.

Поскольку технология Li-Fi использует в качестве носителя данных видимые световые лучи, она не сможет работать через стены. Это значит, что для того чтобы обеспечить работу Li-Fi сети во всём доме, вам придётся установить эти лампы в каждой комнате (а возможно – даже в холодильнике), чтобы сделать связь непрерывной.

Ещё одной проблемой является то, что Li-Fi не работает вне помещения, а это значит, что в ближайшее время на смену публичным точкам доступа Wi-Fi не придут публичные точки доступа Li-Fi.

Однако, несмотря на то, что Li-Fi оборудование не сможет работать под прямыми солнечными лучами, в pureLiFi заявили, что благодаря использованию специальных фильтров технология может использоваться помещениях, куда проникает солнечный свет.

Разумеется, наибольшим недостатком данной технологии является то, что для обеспечения связи в помещении должен быть постоянно включён свет. И хотя это не такая уж большая проблема для промышленных объектов и торговых площадок, в жилых посещениях всё будет не так просто в практическом решении.

В недавнем интервью интервью для International Business Times UK генеральный директор Velmenni Деепак Соланки заявил, что данная технология станет доступной потребителю через три-четыре года.

Лучше этого пока не делать. Пройдёт ещё некоторое время, прежде чем Li-Fi совместимые устройства придут на рынок, но даже когда они появятся, скорее всего, они будут работать параллельно с Wi-Fi сетями, обеспечивая более надёжную и непрерывную связь.

Одним из возможных решений для дома станет использование Wi-Fi сети для общих потребностей, а также нескольких точек доступа Li-Fi для высокоскоростного доступа.

Технология Li-Fi: характеристики технологии, сравнение с Wi-Fi и перспективы развития|3G| LTE

ПодробностиКатегория: Новости

Работа распространенных в настоящее время беспроводных способов передачи данных, таких как 3G, LTE, Wi-Fi и т.д., основана на использовании радиочастотных каналов. Данный механизм имеет несколько существенных недостатков.

В частности, ограничения полосы частот, взаимное влияние нескольких источников сигнала в одном частотном диапазоне, зависимость скорости передачи данных от числа пользователей и прочее.

У подобных технологий есть менее распространенная в настоящее время, но перспективная альтернатива Li-Fi, в основу которой положена энергия света.  

Что такое Li-Fi

Li-Fi (Light Fidelity) достаточно молодая технология. Ее родоначальником считается немецкий физик Харальд Хаас, который в 2011 году в качестве роутера использовал светодиодную лампу. В лабораторных условиях он достиг скорости передачи в 224 Гб/с.

Такая скорость позволяет, например, скачать за одну секунду 18 фильмов по 1,5 ГБ или до 50 000 фотографий! Идея стала возможной благодаря технологии VLC (Visible Light Communication), которая позволяет источнику света не только выполнять функцию освещения, но и передавать информацию.

Транзит данных реализуется светодиодами типа LED, наносекундное мерцание которых незаметно для человека.  

Преимущества технологии Li-Fi

Достоинством Light Fidelity является высокая скорость передачи данных. Если брать за основу 224 Гб/с, то Li-Fi превышает предельную скорость Wi-Fi-стандарта IEEE 802.11ax в 22,4 раза, а IEEE 802.11ac – в 30 раз.

Вторым плюсом технологии является ее относительно высокая защищенность от хакерского проникновения. Дело в том, что положенный в основу передачи свет не проходит через стены. Поэтому для взлома сети Li-Fi злоумышленник должен находиться в непосредственной близости к источнику сигнала, тем самым теряя свою анонимность.

Недостатки технологии Li-Fi

Вышеобозначенный плюс вытекает из главного недостатка технологии Light Fidelity, а именно короткого диапазона передачи информации. Не только хакер должен быть близко к источнику света, чтобы провести взлом. Сам пользователь может воспользоваться Li-Fi только в пределах помещения.                  

Сравнительный анализ технологий Li-Fi и Wi-Fi

Технологии Li-Fi и Wi-Fi основаны на схожих протоколах IEEE 802.11. Однако Li-Fi использует электромагнитные волны видимого света, в то время как Wi-Fi – радиоволны. Благодаря этому, первая технология получает преимущество с точки зрения более широкой полосы пропускания.

Стандарт IEEE 802.15.7 определяет для Li-Fi физический уровень сетевой модели OSI PHY (Physical layer), а также уровень управления доступом к среде МАС-адрес (Media Access Control). Рабочая версия IEEE 802.15.7  выделяет три PHY, различных по пропускным способностям, которые представлены в таблице 1.  

Таблица 1 – Характеристика физических уровней стандарта Li-Fi (IEEE 802.15.7) 

PHY I PHY II PHY III
Область применения Наружное применение.Приложения с небольшим объемом данных Внутри помещения Множественные источники и приемники RGB
Скорость работы, Мбит/с ≈ 0,012 – 0,268 1,25 – 96 12 – 96
Алгоритм коррекции ошибок Convolutional.Reed Solomen Reed Solomen Reed Solomen
Тип модуляции OOK (On-off keying).VPPM (Variable pulse position modulation) OOK (On-off keying).VPPM (Variable pulse position modulation) CSK (Colour shift keying)
Читайте также:  О фильме «матрица»

По сравнению с Wi-Fi, Light Fidelity имеет значительно большую скорость передачи данных. Однако технология способна распространять сигнал на существенно меньшие расстояния, чем радиоволны.   

Таким образом, технология Li-Fi по сравнению с Wi-Fi:

1. Использует волны видимого света вместо радиоволн.

2. Имеет более широкую полосу пропускания.

3. Имеет большую скорость передачи данных.  

4. Более инфобезопасна.  

5. Имеет меньшую зону покрытия.

6. Способствует оптимизации энергозатрат, объединяя систему освещения и хот-споты.

7. Li-Fi-устройства не создают друг другу помехи в сети.  

 

Технология Li-Fi как революция в беспроводной передаче данных

Родоначальник световой технологии Хаас полагает, что преимущества Li-Fi сделают световую сеть востребованной в цифровом мире. По его словам, Wi-Fi не сможет соответствовать требованиям мобильной передачи данных, которые предъявляет концепция Интернета вещей.

К 2020 году на каждого пользователя будет приходиться примерно три сетевых устройства. В реальных показателях – порядка 20,8 млрд. подключений.

Если все устройства начнут использовать одни и те же частоты Wi-Fi, то в сети возникнут помехи, что негативно повлияет на скорости передачи данных. За вторую половину третьего десятилетия ситуация только обострится.

Эффективным решением может стать, по мнению Хааса, технология Light Fidelity, благодаря которой распространять сигнал будет любая адаптированная для данной функции лампочка.  

Сроки реализации технологии Li-Fi

На сегодняшний день речь о коммерческом запуске Li-Fi не идет.

Однако чем выше частота применения светодиодных светильников, тем большие возможности открываются для распространения световой передачи данных.

Любой светодиод может одновременно освещать помещение и транслировать массивы бинарных данных. Согласно исследованиям Grand View Research, к 2024 году рынок световой технологии передачи данных вырастет до 100 млрд. долл.    

Основной компанией, занимающейся исследованием, развитием и продвижением Li-Fi, считается PureLiF, основанная Харальдом Хаасом. Однако интерес к технологии проявляют другие коммерческие структуры. Например, испытания Li-Fi проводили Beamcaster, достигнув 1,25 Гбит/с, и компания Sisoft, которая передала данные со скоростью в 10 Гбит/с.

Осенью 2016 года появилась информация, что специализирующаяся на светодиодном освещении компания Lucibel, с которой сотрудничает PureLiF, готова реализовать проект по оснащению первого в мире офиса двухстронней передачей данных по технологии Li-Fi. Внедрять решение планируется в Париже.

Другая французская компания, Oledcomm, согласно полученному тендеру, должна оснастить свыше 60 станций парижского метрополитена 250 тыс. светодиодных источников света. В данном проекте технология Li-Fi будет использовать одностороннюю коммуникацию. Например, передавать информацию о расположении объектов.

Также в коде операционной системы iOS компании Apple найдена информация о тестировании передачи данных с помощью светового излучения Li-Fi.

Заменит ли Li-Fi стандарт Wi-Fi?

Скорее всего, полного вытеснения Wi-Fi технологией Light Fidelity не произойдет. Разработчики Li-Fi предполагают, что на массовый рынок продукт поступит не раньше, чем через 3-4 года. Светодиодные роутеры будут использоваться в комбинации с Wi-Fi. Это обусловлено наличием у световой технологии передачи данных нерешенных проблем.

В частности, Li-Fi сложно применять на улице, поэтому данный участок может обслуживаться Wi-Fi. Если же видение Харальда Хааса и воплотится в жизнь и раздавать сигнал сможет любая лампочка, то ожидать этого в ближайшем будущем не стоит. Наиболее вероятный сценарий – это комплексное использование Li-Fi и Wi-Fi.  

С техническими особенностями функционирования сетей мобильной связи в лицензированном и нелицензированном частотных диапазонах (технологии HetNet, LWA, LAA, eLAA, Multefire и другие) можно ознакомиться в книге “Мобильная связь на пути к 6G”.  

Первая в России устойчивая сеть передачи данных с помощью света запущена в Университете ИТМО

Первая в России локальная сеть передачи данных с помощью света была запущена на кафедре световых технологий и оптоэлектроники. Новый формат, известный как Li-Fi, в будущем может стать достойной альтернативой Wi-Fi.

В нем вместо радиочастотного используется оптический сигнал, при этом скорость передачи данных в сотни раз быстрее, чем в традиционных беспроводных сетях. Так, в лаборатории Университета ИТМО удалось достичь 50 мегабит в секунду, что уже сравнимо с Wi-Fi и даже превосходит его.

Li-Fi сегодня считают более защищенным каналом коммуникации, который к тому же можно будет использовать в «мертвых зонах» Wi-Fi: операционных, самолетах и других местах, где радиопомехи нежелательны. 

Что такое Li-Fi

Li-Fi расшифровывается как Light Fidelity, по аналогии с Wireless Fidelity (Wi-Fi). Это технология, в которой передача данных по беспроводной сети происходит не с помощью радиочастотного сигнала, а с помощью света в видимом диапазоне длин электромагнитных волн.

Работает система следующим образом. Источником сигнала служит обычный светодиод. Он мерцает с высокой скоростью, излучая импульсы света на фотоприемник.

Фотоприемник декодирует эти импульсы света в электрический сигнал, который, в свою очередь, расшифровывается в цифровые данные. Таким образом, светодиод и фотоприемник чем-то похожи на трансмиттеры: есть свет – это единица, нет света – это ноль.

Что приятно, для человека такой способ передачи данных незаметен: мерцание в светодиодах слишком быстро, чтобы мы могли его увидеть. 

Самое главное преимущество технологии – это скорость передачи данных. Лабораторные тесты показали, что в теории можно достичь скорости в 220 гигабит в секунду: это примерно в  четыре тысячи раз быстрее, чем реальные скорости существующего сегодня беспроводного соединения.

Это позволило бы пользователю скачать около 18 фильмов размером 1,5 гигабайт за одну секунду. Но это в теории.

На практике, в конце 2015 года эстонская компания Velmenni смогла достичь передачи на скорости один гигабит в секунду, что примерно в 10-20 раз быстрее существующего Wi-Fi соединения (также зависит от настроек сети).

Такие невероятные результаты получаются за счет того, что Li-Fi использует электромагнитные волны видимого диапазона частот, проще говоря, видимый свет.  Свет имеет примерно в 100 000 раз большую частоту, чем Wi-Fi сигнал, и, следовательно, теоретически возможны более высокие скорости передачи данных

Впервые о Li-Fi громко заявил профессор Эдинбургского университета Гарольд Хаас на конференции TED в 2011 году. Тогда ученый наглядно показал, как именно работает технология, и указал на ее преимущества и недостатки.

Кроме высокой скорости, Li-Fi имеет и другие преимущества: так, он позволит сильно экономить на электричестве, ведь больше не потребуются распределительные станции, роутеры и прочие устройства для создания Wi-Fi сигнала – сигнал будет поступать от обычных лампочек.

Кроме того, благодаря свету работать в сети можно будет и в самолетах, и в больницах, и в других «мертвых» зонах для Wi-Fi. Но профессор указал и на недостаток новой беспроводной технологии передачи данных – в темноте пользоваться Интернетом никто не сможет.

Также при перемещении из одной комнаты в другую необходимо будет каким-то образом поддерживать этот сигнал. Гарольд Хаас является основателем компании pureLIFI, у которой уже есть девайс для обеспечения соединения.

Первое Li-Fi-соединение в России

Первая в России сеть Li-Fi была запущена в Университете ИТМО в июне. Эксперимент происходил в лаборатории. Для этого были собраны два приемо-передающих модуля-модема. Первый, помимо самого модуля-модема, включал в себя светодиодный модуль из 64 белых светодиодов для обычного подвесного офисного светильника.

С помощью них происходила передача сигнала на фотоприемное устройство второго модуля. Кроме фотоприемного устройства, второй модуль состоял из нескольких излучающих лазерных диодов  инфракрасного диапазона, для передачи обратной информации на фотоприемное устройство первого модуля.

Модули были подключены к двум ноутбукам и расположены в зоне прямой видимости. На компьютерах были созданы сетевые папки, в которых были размещены видеоролики высокого разрешения. Два модема связались между собой, что и позволило смотреть видеоролики с сетевой папки другого ноутбука.

Скорость передачи данных в такой сети составила 50 Мбит/с на расстоянии свыше трех метров между модулями.

Узконаправленные инфракрасные диоды на модуле-приемнике использовались не случайно. Так как модуль должен отправлять сигнал и обратно в модуль-передатчик, это значит, что устройство должно излучать какой-либо свет.

Если это будет свет в видимом диапазоне, то человеку будет неудобно пользоваться устройством и смотреть на него.

Инфракрасный же свет человек не видит, а из-за узкой направленности излучение не будет попадать на человека напрямую.

Исследовательская группа проводила контрольное тестирование Li-Fi-системы в темном помещении, но замеры делались и в обычных «комнатных» условиях. В результате оказалось, что даже солнечный свет из окон не сильно мешает нормальной передаче сигнала, подчеркнул Сергей Щеглов.

Ведь свет распространяется от передатчика во все стороны, отражается от стен и других поверхностей. Таким образом, создается как бы «засветка» из оптического сигнала с информацией, которой достаточно, чтобы поддерживать в помещении эффективную передачу данных.

Если заглядывать в будущее, Li-Fi-соединение будет обеспечиваться в помещениях за счет не одной лампочки или светильника, а сразу всей системой освещения.

Таким образом, человек, даже перемещаясь от одного источника излучения к другому или из комнаты в комнату, не будет испытывать проблем с соединением.

Еще один плюс Li-Fi – это безопасность соединения, которая обеспечивается в помещении. Ведь для того, чтобы перехватить сигнал, злоумышленнику придется находиться в этом помещении. Таким образом, можно организовывать сети на очень ограниченных пространствах, где защитой от взлома будут служить обычные стены.

Создание Li-Fi соединения в Университете ИТМО является частью проекта, реализуемого в партнерстве с АО «Связь Инжиниринг», ООО «О2 Световые Системы» и ОАО «Авангард» по заказу Министерства промышленности и торговли.

Работа ведется в рамках государственной программы «Развитие электронной и радиоэлектронной промышленности на 2013-2025 годы». Проведение лабораторного эксперимента – это один из этапов проекта.

В дальнейших планах разработчиков усовершенствовать технологию и увеличить скорость передачи данных, а далее внедрить в производство и эксплуатацию.

Использовать Li-Fi можно будет во многих точках. Во-первых, на производственных площадках, где есть электромагнитные помехи, например, в металлургических цехах. Во-вторых, в местах скопления большого количества пользователей: торговых центрах, на конференциях.

В таких случаях каждый светильник может быть превращен в точку доступа в Интернет. Благодаря своей безопасности, Li-Fi может стать популярен в государственных и коммерческих структурах.

Кроме того, технология может обеспечивать устойчивую связь между автономными автомобилями за счет использования излучения светодиодных фар и во многих других случаях.

Как дела, Li-Fi?

Технология, которая обещала слишком много.

11 августа 20163 минуты4505

В 2011 году, с подачи Харальда Хааса, преподавателя Университета Эдинбурга, в обиход вошло понятие Li-Fi – беспроводная передача информации с использованием света.

Если говорить упрощённо, то суть технологии сводится к системе светодиод-фотоприёмник, где первый мигает на частотах, сильно выше реакции человеческого глаза, то есть чисто визуально передача информации незаметна.

Первые устройства поступили в продажу уже в октябре 2011 года, а полноценная коммерческая система появилась уже в 2014-м.

Читайте также:  Артиклі в англійській мові | вживання артиклів в англійській мові таблиці

Технология так порадовала рынок, что ей прочили сумасшедший рост и достижение оборота в 6 млрд долларов к 2018 году. И вот уже 2016-й перевалил за экватор, а людские массы по-прежнему не знают, что такое Li-Fi. Не говоря уже о том, что купить совместимое устройство всё так же тяжело, как и 5 лет назад. Так почему технология не оправдывает ожиданий? И есть ли у неё ещё шанс выстрелить?

Преимущества

С момента появления самой идеи, все прекрасно понимали, что соревноваться или по крайней мере сотрудничать Li-Fi придётся с Wi-Fi. Собственно, в этом и следует искать преимущества или недостатки. Начнём с первого.

Защищённая сеть. Это следует из физической природы распространения светы, который в отличии от радиоволн не может огибать стены и проходить через искусственные препятствия. Понятно, что можно организовать целую систему с дублирующими источниками, отражателями, но всё равно дальше физически ограниченного расстояния информация всё равно не пройдёт.

Безопасность использования. В самолётах, медицинских учреждениях, да и вообще во всех местах, где влияние радиоволн может оказать губительное воздействие, Li-Fi станет идеальным решением.

Простота внедрения. Сегодня если не в каждом доме, то в подавляющем большинстве уж точно имеются светодиодные осветительные приборы. А значит возможности для быстрого внедрения и использования практически безграничные.

Гибкие возможности. Использование света как средства передачи информации порождает простор для фантазии. Это может быть доступ в интернет в абсолютно любом месте, это может быть комплексная система взаимодействия транспортных средств, это может быть система уличного оповещения, а также многое-многое другое.

Огромная скорость передачи. В мире проводится достаточно большое количество лабораторных экспериментов над Li-Fi, но по последней информации максимальную скорость передачи принято брать за 1 Гб/с, хотя в теории эта цифра может быть выше в 224 раза.

Недостатки

Главный недостаток всего-навсего один, да и тот чуть выше отнесли к преимуществам – ограничения по площади. Именно это сегодня является ручным тормозом всей технологии.

Wi-Fi позволяет разместить одну бесхозную коробку в углу, с которой будет раздаваться интернет на всю квартиру и соседей.

Li-Fi этого не позволяет, требуя внедрять более сложные системы взаимодействия всего внутреннего освещения

Кроме того, есть вопросы к самой технологии:

  • Как быть с передачей информации в условиях дневного света или необходимости отсутствия оного? Переход невидимое глазу излучение по сути убивает принцип доступности;
  • Как быть с погрешностями, вызванными сторонними излучателями? Опять-таки придётся использовать диодные системы, способные работать в широком диапазоне излучения;
  • Если со светодиодами всё понятно, то к фотоприёмникам есть множество вопросов: углы приёма, работа с переотражённым светом и прочее.

В общем, за 5 лет накопилось больше вопросов, чем было получено ответов.

Перспективы

Несмотря на отставание от графика роста, Li-Fi активно применяется в создании устройств IoT (Интернет вещей), так как это удобно именно для использования в местах с требованием ограничения физического распространения информации, будь то научные институты или военные базы.

Phillips, в свою очередь, внедряет технологию в магазины. Скачав специальное приложение, вы сможете точно отследить своё местоположение и найти желаемый товар, попутно прочитав подробную информацию. Пока это не более чем забава, но инициатива в перспективе привлекательная.

Существует и несколько концептуальных устройств с Li-Fi, таких как смартфон Oledcomm. Представленный в 2014 году гаджет хоть и привлёк внимание, но с точки зрения коммерции был крайне сырой.

Однако идея с применением датчика света, с помощью которого смартфон мог бы получать информацию там, где прокладывание интернета нерентабельно или временно невозможно, очень понравилась как производителям, так и посетителям выставки.

Если же говорить о том, кто двигает технологию в массы, то это компания PureLiFi, одним из основателей которой является как раз профессор Хаас. Помимо активного сотрудничества с такими гигантами коммуникаций, как Cisco и Lucibel, PureLiFi производит и собственные устройства.

Последнее достижение – LiFi-X. Это система, состоящая из компактного модуля и передатчика, благодаря которой вы сможете организовать защищённую сеть буквально за несколько минут, где бы вы не находились.

Кроме того, в середине июля стало известно о сделке PureLiFi с сингапурской компанией Temasek. Контракт на 7 миллионов фунтов предполагает разработку опытного образца Li-Fi системы следующего поколения.

Предполагается, что новинку можно будет увидеть в начале следующего года на MWC 2017 в Барселоне.

Light Fidelity – современная технология беспроводной связи

Light Fidelity  – технология Li-Fi сокращенно – это оптическая технология беспроводной передачи информации. Технология была разработана и представлена совсем недавно – в 2011 году. Это произошло на конференции TED Talk. Разработчик –  ученый Харальд Хаас (Harald Haas).  Скорость передачи данных тогда составила около 10 Мб/с. Ученый пообещал, что к концу 2011 года она составит 100 Мб/с.

Как работает технология Light Fidelity? 

Суть технологии в модулировании двоичным кодом потока света от специального светодиодного источника. Человеческий глаз не способен уловить этот процесс, поскольку процесс модуляции происходит  на высокой частоте. Такой вид оптической связи является намного безопасней, чем  традиционный Wi-Fi, к которому мы все привыкли.

Почему? Напомним, что сигналы Wi-Fi можно перехватить практически из любой точки, которая находится в радиусе действия оборудования. А вот для того, чтобы некоему нехорошему гражданину суметь осуществить перехват информации, передаваемой через Li-Fi, необходимо разместить свое оборудование чуть ли не “на коленях” у владельца Li-Fi.

Понятно, что это невозможно.

Есть еще один серьезный аргумент в пользу технологии Li-Fi. Она может быть использована практически безо всяких ограничений в тех в местах, где действует запрет на использование оборудования, которое излучает посторонние радиоволны.

Ведь не секрет, что такие волны  часто нарушают нормальное функционирование критичного оборудования.

Как пример, можно привести палаты интенсивной терапии медицинских учреждений, где много различного медицинского оборудования,  салоны самолетов и так далее.

Чуть-чуть  истории

Наверное, многие читатели помнят о том, что идея использовать свет для передачи данных не нова. Помните, как еще в школе на уроках физики нам рассказывали об Александре Белле?  В 1880 году Александр Белл сумел отправить сообщение при помощи  фотофона.

Вот и в последние годы начал появляться интерес разработчиков к связи в видимом свете.

Ученые понимали, что распространение светодиодов, поддающихся более тонкой настройке, чем обычные лампы накаливания, наверняка сделает технологию более экономичной и удобной в использовании.

Надо отметить еще один важный фактор – экспоненциально растущую популярность беспроводных коммуникационных устройств во всем мире, которая  неизбежно должна привести к дефициту радиочастотного спектра. Это и породило потребность  искать эффективную альтернативу.

Зачем понадобилось создание технологии Li-Fi?

Вопрос необходимости использования беспроводной передачи информации в настоящее время не стоит вообще. Мы живем в век информационных сетей. Каких-нибудь десять-пятнадцать лет назад еще не было массового доступа в сеть интернет, теперь  буквально в каждом доме имеется своя локальная сеть передачи информации.

Но практически все разработанные и применяемые на данный момент технологии передачи данных обладают помимо плюсов серьезными минусами.

О проводных связях речь вообще не идет, поскольку их применение оправдано в том случае, когда имеется слишком большое расстояние или стационарный компьютер. В таком случае достаточно единожды обзавестись разводкой и получить в дальнейшем приемлемый результат.

 Но при этом, необходимо использование сертифицированного кабеля; кроме того, нужно иметь  знания базовых принципов прокладки кабелей и обладать навыками обжимания  концов.

Сейчас беспроводными сетями, выполненными по технологии Wi-Fi, пользуются практически в каждом доме. Существуют сети гибридные, которые объединяют  проводные и беспроводные каналы. В чем же неудобство  беспроводных сетей Wi-Fi? Первое – это вопрос о защищенности беспроводного канала связи, который возникает довольно часто.

Не редко приходится слышать заверения производителей сетевых устройств, которые утверждают, что взлом беспроводной сети невозможен. Но эти уверения вызывают большие сомнения.

Второе – никто не может дать гарантии, что длительное действие на организм человека облучения электромагнитных волн в диапазонах работы беспроводных адаптеров совершенно безвредно. Пока не слишком длительный период человечество применяет эту технологию, потому невозможно сделать однозначный вывод.

Мощность излучения не слишком велика, но имеется  большая  распространенность и длительность экспозиции.  Кто знает, какие результаты ждут нас через несколько десятков лет, а может быть и раньше.

Что дает технология Li-Fi?

Light Fidelity может исключить все эти минусы. Поскольку, как мы уже говорили, данная  технология использует для передачи данных видимый свет, идущий от любого светодиодного источника, то таким образом можно сохранить мобильность при отсутствии вреда для организма человека. Скорость Интернета возрастает до нескольких гигабайт, причем зона покрытия сети значительно расширяется.

Поскольку,  принцип технологии Li-Fi заключается в том, что абсолютно любая светодиодная осветительная лампочка  способна «моргать» с невероятно высокой скоростью, это позволяет применять модуляции света для передачи информации.

Посмотрите, какое гениальное решение: в домашней сети передатчиком информации может быть даже обычная настольная лампа! В качестве передатчиков с успехом выступят потолочные осветительные приборы и элементы декоративной подсветки – да что угодно! Имея  мобильный гаджет, можно спокойно перемещаться по квартире, поскольку мы подключены к сети всегда!

Но стоит отметить, что гораздо сложнее дела обстоят с обратной передачей данных от устройства к сети. В таких случаях возникает необходимость в продумывании удачного расположения датчиков на стенах и потолках помещений.

Дополнительное оборудование для технологии Li-Fi  почти не нужно, ведь  можно применять то, что уже давно используется: уличные фонари, автомобильные фары, комнатное освещение. Например, известный производитель аудиоколонок Klipsch еще в 2010 году представил прототип, который умеет получать музыкальные данные от обычных  домашних светодиодных ламп.

Технология Li-Fi – перспективы

Несомненно, перспективы технологии Li-Fi огромны. Если пофантазировать, то аллея в каком-нибудь городе, оборудованная светодиодными излучателями, станет возможностью  бесплатного широкополосного доступа в интернет для всех. 

Интересно, что датчики и излучатели Li-Fi подлежат установке везде: их можно располагать на опорах освещения улиц, на деревьях, на стенах зданий. При этом, абсолютно любое  устройство, которое  находится поблизости,  также получает доступ в сеть.

Кроме того, возможна замена привычной нам традиционной сотовой связи уже на гибридную, например, с использованием Li-Fi в условиях работы в большом мегаполисе и радиоволны вне зоны доступа Li-Fi. Понятно, что здесь нас будут ждать немалые затраты.

Но уже совсем скоро такие инвестиции окупятся.

Есть ли минусы у технологии Li-Fi?

Пожалуй, единственный недостаток технологии Li-Fi – это необходимость  прямой видимости между источником света и приемником.

И в заключении можно сказать: если технология Light Fidelity получит широкое распространение, то профессия электрика станет самой востребованной и уважаемой. Это, конечно, шутка. А если серьезно, то за технологией Li-Fi – несомненно, большое  будущее.

Ссылка на основную публикацию