أصبح الإنترنت كما هو الآن منتشرًا في كل مكان مثل السباكة الداخلية. لقد أصبح منتشراً في كل مكان لدرجة أننا أصبحنا مفتونين بالأماكن التي لا يتوفر فيها اتصال بالإنترنت أو حتى إشارة واي فاي. علاوة على ذلك، فإن ما كان يوصف في السابق بأنه شكل من أشكال الرفاهية أصبح الآن ضرورة للعيش بشكل طبيعي في العالم الحديث.

لقد أصبح الإنترنت متأصلاً في المجتمع الحديث لدرجة أنه إذا توقف الإنترنت بأكمله عن العمل، فقد تكون النتائج كارثية لأن معظم حكومات العالم تعتمد على الإنترنت لتوفير الوظائف الأساسية. كما أن ذلك يقلل من حقيقة أن الشركات الحديثة تعتمد بشكل كبير على الإنترنت ليس فقط كوسيلة للاستحواذ وممارسة الأعمال التجارية ولكن أيضًا لأداء العديد من المهام اليومية المختلفة التي تعتبر ضرورية للأعمال التجارية.

نظراً لخطورة الإنترنت وأهميته الكبيرة، فإنه لا يزال يشهد نمواً في الطلب على استخدامه، مما يساهم بشكل كبير في ازدحام الشبكة. وهذا يتطلب تقنيات أحدث من أجل تلبية هذا الطلب المتزايد وتحقيق نتائج أفضل. عند استكشاف إمكانية وجود بدائل، فإن أحد هذه البدائل التي تم استغلالها لتحل محل تقنية WiFi السائدة هي تقنية LiFi.

تعريف LiFi

صاغ مصطلح LiFi، وهو اختصار لمصطلح Light Fidelity، أحد رواد هذه التقنية، البروفيسور هارالد هاس خلال إحدى محاضرات TEDx TALK في عام 2011. وقد سُميت بهذا الاسم تيمناً بسابقتها، والتقنية السائدة حالياً، وهي WiFi، والتي تعني “الدقة اللاسلكية”.

LiFi هي واحدة من أحدث تقنيات الاتصال التي تهدف إلى تحسين التكنولوجيا الحالية من خلال الاستفادة من الاتصال بالضوء المرئي بدلاً من موجات الراديو التي تستخدمها شبكة WiFi. ويخدم تقديمه في الواقع غرضًا مزدوجًا حيث يهدف إلى توفير إضاءة علوية للأسر بالإضافة إلى تسهيل نقل البيانات.

يمثل إدخال تقنية LiFi نموذجًا جديدًا للتكنولوجيا اللاسلكية الضوئية حيث تهدف إلى توفير الاتصال داخل بيئة محلية مع التخلي عن استخدام كابلات الألياف البصرية كوسيط نقل للضوء. وبدلاً من ذلك، فهي تستخدم إضاءة LED العلوية الموجودة عادةً في المنازل كوسيلة نقل. حالياً، تستطيع هذه التقنية تحقيق معدل نقل بيانات بحد أقصى 224 جيجابت في الثانية – أي ما يعادل تنزيل 18 فيلماً عالي الدقة كل ثانية.

كيف تعمل تقنية LiFi؟

تستخدم تقنية LiFi الضوء المرئي من خلال الإضاءة العلوية لنقل البيانات. وهذا ممكن من خلال استخدام نظام اتصالات الضوء المرئي (VLC) لنقل البيانات. يحتوي نظام VLC على عنصرين مؤهلين:

1. جهاز واحد على الأقل يحتوي على صمام ثنائي ضوئي لاستقبال الإشارات الضوئية؛ و
2. مصدر ضوء مزود بوحدة معالجة إشارات لنقل الإشارات.

يمكن أن يكون مصدر ضوء VLC على شكل لمبة فلورية أو صمام ثنائي باعث للضوء (LED). ومع ذلك، فإن مصابيح LED هي أفضل مصدر إضاءة VLC الأمثل، نظرًا لأن نظام LiFi القوي يتطلب معدلات عالية للغاية من ناتج الضوء. تبعث مصابيح الفلورسنت ضوءًا في نطاق أوسع بكثير من الأطوال الموجية، مما يجعلها مصدر ضوء أقل كفاءة نسبيًا من مصابيح LED. أما الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED)، من ناحية أخرى، فهو مصدر ضوء ينبعث منه الضوء في نطاق ضيق جدًا من الأطوال الموجية، مما يجعله مصدر ضوء أكثر كفاءة.

الصمام الثنائي الباعث للضوء (LED) هو أيضًا من أشباه الموصلات، مما يعني أنه يمكنه تضخيم شدة الضوء والتبديل بسرعة. وهذه خاصية مهمة يجب البحث عنها في مصدر ضوء VLC لأن تقنية LiFi تعتمد على التدفق المستمر للفوتونات المنبعثة كضوء مرئي لنقل البيانات. عندما يتغير التيار المطبق على مصدر الضوء ببطء، يخفت مصدر الضوء لأعلى ولأسفل، مما يجعله غير مناسب كمصدر للضوء، ليس لنظام LiFi، ولكن كجهاز للإضاءة المنزلية. ولتحقيق التوازن بين مصدر ضوء VLC والإضاءة المنزلية، يتم تعديل هذا التيار وكذلك الخرج الضوئي بسرعات عالية للغاية، مما يجعله قابلاً للكشف بواسطة جهاز الصمام الثنائي الضوئي وتحويله مرة أخرى إلى تيار كهربائي، ولكن لا يمكن للعين البشرية إدراكه. وبمجرد استقبال هذه الإشارات وإزالة ترميزها، يمكن الآن تحويلها إلى دفق مستمر من البيانات الثنائية التي تحتوي على مقاطع فيديو أو صور أو صوت أو نصوص أو تطبيقات يمكن استهلاكها بسهولة على أي جهاز متصل بالإنترنت.

نظرًا لأن تقنية LiFi لا تزال في بداياتها النسبية، فلا يزال هناك مجال كبير للابتكار المتزايد. يتضمن أحد الابتكارات المقترحة للتقنية الحالية إنشاء نظام اتصال ثنائي الاتجاه مشابه للنطاق العريض التقليدي والواي فاي. يمكن القيام بذلك عن طريق تبادل الضوء المرئي وضوء الأشعة تحت الحمراء من كاشف ضوئي، مما يسمح للأجهزة المحمولة المتصلة بإرسال البيانات إلى مصدر الضوء لإرسالها إلى مصدر الضوء. ومن الابتكارات الأخرى المقترحة إعادة هندسة مصابيح LED متعددة الألوان RGB لإرسال واستقبال البيانات على نطاق أوسع من الإشارات مقارنة بمصابيح LED البيضاء المغلفة بالفسفور أحادية اللون.

هل هناك حاجة فعلية لاستبدال الواي فاي؟

وبالنظر إلى التطبيقات الواسعة للإنترنت على التكنولوجيا الحديثة (وجميع الوظائف الحكومية واليومية الأساسية تقريبًا لم تعد موجودة بدونها)، ربما هناك حاجة فعلية للتوصل إلى تحسينات على تقنية الواي فاي الحالية. ويرجع ذلك إلى القيود المختلفة في استخدام ترددات الراديو كوسيط لنقل البيانات. وتشمل هذه القيود تغطيتها المحدودة، والمخاوف الأمنية بشأن الاتصال، وتقييد الاستخدام بسبب تداخل الترددات، وازدحام الشبكات.

هل ستقضي تقنية LiFi على شبكة WiFi؟

يُنظر إلى تقنية LiFi على أنها بديل مناسب للتخفيف من جميع قيود شبكة WiFi لشبكات البيانات، أو حتى القضاء عليها. كما ذهب الكثيرون إلى حد إعلان أن تقنية LiFi هي مستقبل الاتصال بالإنترنت. ولكن هل هو كذلك حقاً؟ هل هذا يبرر الاستغناء عن شبكة WiFi بالكامل؟

من أجل معرفة مزايا تقنية LiFi والإجابة عما إذا كان ينبغي أن تحل محل الواي فاي أم لا، من الضروري مقارنة بعض جوانب هاتين التقنيتين لمعرفة مدى ملاءمتهما لبعضهما البعض.

سرعات نقل البيانات

كشفت الاختبارات التي أجرتها شركة pureLiFi، وهي شركة أنشأها رائد LiFi البروفيسور رولاند هاس، في بيئة خاضعة للرقابة، أن سرعة LiFi تزيد عن 100 جيجابت في الثانية. وكشفت بعض الاختبارات أن بإمكانه توصيل بيانات تصل سرعتها إلى 224 جيجابت في الثانية. من الواضح أن هذه السرعات تتفوق بأميال على تلك التي تنتجها شبكة WiFi، والتي تبلغ حالياً 100 ميجابت في الثانية كحد أقصى. ويرجع ذلك إلى حقيقة أن طيف الضوء المرئي أكبر 1000 مرة من طيف الترددات اللاسلكية الذي يبلغ حوالي 300 جيجاهرتز فقط.

كفاءة الطاقة

في شبكة WiFi، يتطلب نقل البيانات وجود جهازي راديو لنقل موجات الراديو. تتواصل أجهزة الراديو هذه مع بعضها البعض بشكل مستمر من خلال أجهزة إرسال الترددات اللاسلكية المثبتة داخل الراديو وشريحة النطاق الأساسي، والتي تستهلك الكثير من الطاقة لمجرد تمييز إشارات البيانات من الضوضاء الصادرة عن العديد من الأجهزة الأخرى التي تستخدم نفس التردد اللاسلكي. في المقابل، تستخدم تقنية LiFi مصابيح LED العلوية كوسيط لنقل البيانات. نظرًا لأنها لا تتطلب سوى مصدر ضوء وصمام ثنائي ضوئي لفك تشفير الإشارات الضوئية، فإن عملية نقل البيانات والاتصال بأكملها تتطلب طاقة إجمالية أقل. بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام مصابيح LED بدلاً من الأشكال الأخرى من المصابيح الكهربائية، مما يجعلها مصدراً أكثر كفاءة للضوء.

التغطية

نظرًا لأن شبكة WiFi تستخدم موجات الراديو كوسيط لنقل البيانات، فإنها تتميز بنطاق تغطية أوسع حيث يمكن أن تصل إشارات WiFi إلى مسافات تصل إلى 32 مترًا (على الرغم من أن الاتصالات غالبًا ما تكون بطيئة في تلك المسافات). وذلك لأن موجات الراديو قادرة على المرور عبر الجدران. ربما يكون هذا أكبر قيد على تقنية LiFi لأن الضوء المرئي لا يمكن أن يمر عبر الجدران، مما يحد من مساحة التغطية في الغرف التي تم تركيب جهاز الإرسال LED فيها.

الأمن

يمكن أيضًا اعتبار التغطية المحدودة لشبكة LiFi أمرًا جيدًا لأنه يزيد من أمان الشبكة. مرة أخرى، نظرًا لأن إشارات LiFi لا يمكنها المرور عبر الجدران، فإن التداخل من القوى الخارجية محدود. وهذا يجعلها أيضاً مثالية للاستخدام في المناطق الحساسة حيث تنتشر القرصنة والاختراق عن بُعد. وعلى هذا النحو، فهي مناسبة للاستخدام في مجالات البحث والتطوير، والتمويل، والدفاع، وحتى النقل الجماعي.

كثافة البيانات

أحد أكبر قيود شبكة WiFi هو ضعفها في المناطق ذات الازدحام الشديد. يميل نقل البيانات داخل المناطق ذات العدد الكبير من المستخدمين إلى أن يكون أبطأ من المناطق ذات العدد الأقل من المستخدمين. من ناحية أخرى، لا تخضع تقنية LiFi لنفس القيود، بل إنها تعمل بشكل جيد في البيئات شديدة الكثافة. لا سيما في المناطق التي يوجد فيها العديد من المصابيح الكهربائية، لا يزال بإمكان تقنية LiFi إنتاج سرعات عالية حيث يمكن لكل مصدر إضاءة VLC توفير السرعة نفسها، حتى مع وجود عدة مستخدمين.

الخاتمة

الفوائد التي يمكنك الحصول عليها من LiFi هائلة. هذا لا يقلل من حقيقة أن شبكة WiFi قد ساعدت بالتأكيد في تحسين جودة الحياة بشكل كبير حيث ساعدت في تمهيد الطريق أمام سرعة التواصل وتحسين حتى أبسط الوظائف المجتمعية. ومع ذلك، فقد خضعت للعديد من العوامل المختلفة التي أثرت أيضًا على أدائها. وتشمل هذه العوامل الازدحام، ومحدودية الاستخدام بسبب التداخل مع الوظائف الأخرى، وتشبع النطاق الترددي، مما يكشف بوضوح أوجه القصور في هذه التقنية الحالية.
من المؤكد أن إدخال تقنية LiFi أمر مرحب به. وبالطبع، مع وجود قيود في البنية التحتية الأساسية، فإن الاستبدال الكامل لشبكة WiFi لصالح شبكة LiFi أمر شبه مستحيل. ومع ذلك، فإن ما يقدمه هو خيار قابل للتطبيق يمكن استخدامه كبديل خاصة في المناطق الحساسة للتكنولوجيا السائدة.