Многие ученые считают, что последние годы человечество входит в новую эпоху кибернетической революции. Без сомнения, совсем скоро вокруг нас с’появится огромное количество всевозможных «умных» устройств: и это не только телефоны, планшеты или часы, но также очки, кольца, браслеты, колонки, игрушки и другие аксессуары.
Следуя за потребностями общества, значительно поумнеет бытовая техника, мебель и транспортные средства. Все эти устройства будут служить точками сбора информации о своих пользователях, передавая собранные данные в локальные центры, оснащенные искусственным интеллектом. После обработки данных «умная» техника сможет подстраивать свою работу под поведенческие характеристики владельца.
Данный концепт носит название «Интернет вещей» (Internet of Things, IoT), и согласно ему к 2020 года на каждого пользователя будет приходиться примерно три сетевых устройства. В реальных показателях – около 20,8 млрд. подключений. Если эти все устройства начнут использовать одни и те же частоты Wi-Fi, в сети все чаще будут возникать препятствия, что негативно будут влиять на скорость передачи данных. А к 2030 года ситуация только обострится. Эффективным решением может стать революционная технология Light Fidelity, благодаря которой распространять сетевой сигнал сможет любая адаптирована для данной функции... лампочка.
Что такое Li-Fi? История создания технологии
Если разобраться, то идея Li-Fi не такая уж и новая. Еще в 1880 году Александр Белл сконструировал «фотофон», устройство что еще до изобретения телефона передавал голос говорящего на несколько сотен метров, используя модулированное солнечный свет. Конечно, система была далеко не идеальна. Она работала только днем и только при наличии солнечных лучей, а также была плохо защищена от внешних помех и погодных условий. Однако, несмотря на это, «фотофон» начал развитие волоконно-оптических линий связи’язку, без которых сегодня не было бы высокоскоростному Интернету.
Еще одним ярким примером использования света для передачи данных IrDA (ИК-порт), который еще десять лет назад был едва ли не единственным возможным способом передачи данных между телефонами.
В 2011 году произошел настоящий прорыв в области оптической беспроводной передачи данных. Харальд Хаас, профессор Эдинбургского университета, всерьез занимался разработкой принципиально новой технологии беспроводной передачи данных с помощью мигающего светодиодного света. Тогда большинство его коллег решили, что идея, конечно, интересная, но вряд ли ее удастся когда-нибудь реализовать. И вот, через четыре года, Хаас все же создал первый роутер, что работает согласно его концепции.
Технология получила название Li-Fi (light – свет, fidelity – точность). Новый роутер показал столь разительные характеристики, что превзошел по скорости Wi-Fi в 100 раз, достигнув в лабораторных условиях рекордной скорости передачи данных в 224 Гб / сек! 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 выполнять не только функцию освещения, но и передавать информацию. Транзит данных реализуется светодиодами типа LED, наносекундне мерцание которых незаметно для человека.
Хаас даже оборудовал свой первый роутер солнечной батареей, чтобы сделать доступ в сеть автономным, и на данный момент устройство поддерживает постоянную скорость передачи данных в 10 Гбит / сек. Если кратко описать суть технологии, то она заключается в следующем. Три цветовые каналы миниатюрной светодиодной лампы, красный, зеленый и синий, передают параллельно по 3,5 гігабіти данных в секунду, в результате чего удается получить скорость 10 Гб в секунду. Включение и выключение света происходит при этом с бешеной скоростью, порождая огромные массивы бинарных данных.
Это так называемая цифровая модуляция с ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), что позволяет передавать миллионы пучков света разной интенсивности за одну секунду. Оптическая передача происходит, минимум, между двумя передаточными / приемными устройствами, известными как трансиверы. На принимающей стороне должен быть расположен фотодиод (например, камера фотоаппарата). Кодированием и декодированием сигнала занимаются компактные микропроцессоры.
Используя в одном светильнике как светодиод, так и фотодиод, их можно соединить «каждый-с-каждым». Это позволит обходиться без единого роутера, ретранслируя сигнал между устройствами в любую сторону.
Где можно использовать Li-Fi? Преимущества и недостатки технологии
На сегодняшний день речь о коммерческом запуске Li-Fi не идет. Однако чем чаще используются светодиодные светильники, тем большие возможности открываются для распространения световой передачи данных.
Основной компанией, что занимается исследованием, развитием и продвижением Li-Fi, считается PureLiF, основанная Харальдом Хаасом. Однако интерес к технологии проявляют другие коммерческие структуры. Осенью 2016 года с’появилась информация, что компания Lucibel, специализирующаяся на светодиодном освещении, готова реализовать проект по оснащению первого в мире офиса с двусторонней передачей данных по технологии Li-Fi.
Другая французская компания, Oledcomm должна оснастить более 60 станций парижского метрополитена 250 тысячами светодиодных источников света. В данном проекте технология Li-Fi будет использовать одностороннюю коммуникацию. Например, только передавать информацию о местоположении о’объектов.
В 2018 году компания «PHILIPS Lighting» объявила, что уже начала тестирование своей технологии Li-Fi (Lighting Fidelity) в офисах французской инвестиционной компании Icade. В данный момент Li-Fi обеспечивает сотрудникам широкополосный доступ в Интернет с помощью светодиодов, что передают информацию на скорости до 30 Мбит / с через световые волны.
Технология Li-Fi имеет огромные перспективы. Среди ее основных преимуществ:
- Защищенная передача данных, так как для перехвата информации злоумышленникам нужно попасть под прямой луч света, что может не всегда возможно.
- Односторонняя передача данных. Например, для навигации посетителей внутри помещений, используя светильники для передачи сигналов координат и смартфонов для нахождения местоположения пользователя.
- Дешевизна и надежность. Даже если учитывать комплектацию светильников дополнительными модулями приема / передачи данных, эти расходы могут окупиться за счет экономии электроэнергии и отсутствия дополнительных кабельных линий.
- Отсутствие влияния на человека. Отсутствие вредного влияния светодиодного освещения на здоровье’я человека, в то время как учеными доказано пагубное влияние радиоволн.
- Видимый свет не вступает в противоречие с другими электромагнитными частотами, поэтому технологию Li-Fi можно применять, например, на борту самолета или в медицинских учреждениях.
Но, как и любая другая технология, Li-Fi имеет и свои недостатки:
- Необходимость прямого канала передачи. В отличие от радиоволн, которые проходят сквозь стены, источник света ограничено пределами его видимости. Чтобы обеспечить равномерное покрытие сети, например в квартире, нужно установить дублирующие или ретранслирующие светильники в каждой комнате. Если говорить об уличном использовании технологии, то плохие погодные условия, особенно снег или туман, будут препятствовать передачи данных.
- Расстояние имеет значение. Максимальную скорость передачи данных можно достичь в непосредственной близости от источника света. При удалении от источника скорость будет нелинейно падать.
- Отсутствие мощного источника света на портативных гаджетах. Для обеспечения качественного двустороннего зв’язку оба устройства должны обладать мощным источником света. Это накладывает свои ограничения на использование технологии в мобильных девайсах.
Подытоживая, можно предположить, что полного вытеснения Wi-Fi технологией Light Fidelity не состоится. Светодиодные роутеры будут использоваться в сочетании с Wi-Fi, что обусловлено наличием в световой технологии передачи данных нерешенных проблем. Но по мере развития науки и технологий, мы сможем воочию увидеть как кардинально будет меняться мир вокруг нас, в том числе и благодаря технологии Li-Fi.
