LiFi 작동 방식

지금의 인터넷은 실내 배관처럼 어디에나 존재하게 되었습니다. 인터넷에 연결되지 않거나 심지어 와이파이 신호가 없는 곳에서도 인터넷에 접속할 수 있을 정도로 보편화되었습니다. 또한, 과거에는 사치품으로 분류되던 것이 이제는 현대 사회를 살아가는 데 필수품이 되었습니다.

인터넷은 현대 사회에 너무 깊숙이 자리 잡았기 때문에 인터넷 전체가 작동을 멈추면 전 세계 대부분의 정부가 기본적인 기능을 제공하기 위해 인터넷에 의존하고 있기 때문에 그 결과는 재앙적일 수 있습니다. 이는 또한 현대 비즈니스가 구매 및 비즈니스 수행 수단뿐만 아니라 비즈니스에 중요한 다양한 일상 업무를 수행하는 데에도 인터넷에 크게 의존하고 있다는 사실을 간과하고 있습니다.

인터넷의 중대성과 중요성을 고려할 때 인터넷 사용 수요가 계속 증가하면서 네트워크 혼잡에 크게 기여하고 있습니다. 따라서 증가하는 수요를 충족하고 더 나은 결과를 제공하기 위해서는 새로운 기술이 필요합니다. 대안의 가능성을 모색하는 과정에서 현재 널리 사용되는 WiFi 기술을 대체할 수 있는 대안 중 하나가 바로 LiFi입니다.

 

LiFi 정의

라이트 충실도의 줄임말인 LiFi라는 용어는 이 기술의 선구자 중 한 명인 해럴드 하스 교수가 2011년 TEDx TALK에서 만든 용어입니다. 이전 버전과 현재 널리 사용되는 기술인 무선 충실도를 뜻하는 WiFi의 이름을 따서 명명되었습니다.

LiFi는 WiFi에서 사용하는 전파가 아닌 가시광선 통신을 활용하여 기존 기술을 개선하는 것을 목표로 하는 최신 통신 기술 중 하나입니다. 이 기술의 도입은 실제로 가정에 오버헤드 조명을 제공하는 동시에 데이터 전송을 용이하게 하는 두 가지 목적을 달성하기 위한 것입니다.

LiFi의 도입은 광케이블을 빛의 전송 매체로 사용하지 않으면서도 로컬 환경 내에서 연결성을 제공하는 것을 목표로 하는 광 무선 기술의 새로운 패러다임을 제시합니다. 대신 가정에서 흔히 볼 수 있는 오버헤드 LED 조명을 이동 수단으로 활용합니다. 현재 이 기술은 초당 최대 224기가비트의 데이터 전송 속도를 달성할 수 있으며, 이는 초당 HD 영화 18편을 다운로드할 수 있는 속도입니다.

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LiFi는 어떻게 작동하나요?

LiFi는 데이터 전송을 위해 오버헤드 조명을 통해 가시광선을 활용합니다. 이는 데이터 전송을 위한 가시광 통신(VLC) 시스템을 사용하여 가능합니다. VLC 시스템에는 두 가지 적격 구성 요소가 있습니다:

  1. 광 신호를 수신하기 위해 광 다이오드를 포함하는 적어도 하나의 장치; 그리고
  2. 신호 전송을 위한 신호 처리 장치가 장착된 광원입니다.

VLC 광원은 형광등 또는 발광 다이오드(LED) 형태일 수 있습니다. 그러나 견고한 LiFi 시스템에는 매우 높은 광출력이 필요하기 때문에 LED 전구가 가장 최적의 VLC 광원입니다. 형광등은 훨씬 더 넓은 파장대의 빛을 방출하기 때문에 LED보다 상대적으로 효율이 낮은 광원입니다. 반면 LED는 매우 좁은 파장대의 빛을 방출하는 광원으로, 보다 효율적인 광원입니다.

LED도 반도체이기 때문에 빛의 강도를 증폭하고 빠르게 전환할 수 있습니다. LiFi는 데이터 전송을 위해 가시광선으로 방출되는 일정한 광자 흐름에 의존하기 때문에 이는 VLC 광원에서 찾아야 할 중요한 품질입니다. 광원에 가해지는 전류를 천천히 변화시키면 광원이 위아래로 어두워지기 때문에 LiFi 시스템이 아닌 가정용 조명 장치로서는 광원으로 적합하지 않습니다. VLC 광원과 가정용 조명 사이의 균형을 맞추기 위해 이 전류와 광학 출력은 매우 빠른 속도로 변조되어 광 다이오드 장치에서 감지할 수 있고 다시 전류로 변환되지만 사람의 눈으로는 감지할 수 없습니다. 이러한 신호가 수신 및 복조되면 이제 인터넷이 가능한 모든 디바이스에서 쉽게 사용할 수 있는 비디오, 이미지, 오디오, 텍스트 또는 애플리케이션을 포함하는 연속적인 바이너리 데이터 스트림으로 변환할 수 있습니다.

LiFi 기술은 아직 상대적으로 초기 단계에 있기 때문에 혁신의 여지는 여전히 많습니다. 기존 기술에 대한 혁신 방안 중 하나는 기존의 광대역 및 WiFi와 유사한 양방향 통신 시스템을 만드는 것입니다. 이는 광검출기에서 가시광선과 적외선을 교환하여 연결된 모바일 디바이스가 업링크를 위해 광원으로 데이터를 다시 보낼 수 있도록 하는 방식으로 이루어집니다. 또 다른 혁신은 단색 형광체 코팅 백색 LED보다 더 넓은 범위의 신호로 데이터를 송수신할 수 있도록 멀티컬러 RGB LED를 재설계한 것입니다.

 

Wi-Fi를 교체해야 할 필요가 있을까요?

현대 기술에서 인터넷의 방대한 응용 분야(그리고 인터넷 없이는 거의 모든 기본적인 정부 및 일상 기능이 중단됨)를 고려할 때, 기존 WiFi 기술을 개선할 필요가 있을 것입니다. 이는 무선 주파수를 데이터 전송 매체로 사용하는 데 있어 여러 가지 제약이 있기 때문입니다. 이러한 제한 사항에는 제한된 서비스 범위, 연결에 대한 보안 문제, 주파수 간섭으로 인한 사용 제한, 네트워크 혼잡 등이 있습니다.

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LiFi는 와이파이를 대체할 수 있을까요?

LiFi는 데이터 네트워크용 WiFi의 모든 한계를 완화하거나 심지어 제거할 수 있는 적절한 대안으로 여겨지고 있습니다. 많은 사람들이 LiFi를 인터넷 연결의 미래라고 선언하기도 했습니다. 하지만 정말 그럴까요? Wi-Fi를 완전히 제거해야 할 이유가 있나요?

LiFi의 장점을 확인하고 WiFi를 대체할지 여부에 대한 답을 얻기 위해서는 이 두 기술의 몇 가지 측면을 비교하여 서로 어떻게 비교되는지 살펴보는 것이 필수적입니다.

데이터 전송 속도

LiFi의 선구자인 롤랜드 하스 교수가 설립한 회사 pureLiFi가 통제된 환경에서 실시한 테스트 결과, LiFi는 100Gbps 이상의 속도를 내는 것으로 나타났습니다. 일부 테스트에서는 최대 224Gbps의 데이터를 전송할 수 있는 것으로 밝혀지기도 했습니다. 이러한 속도는 현재 최대 100Mbps에 머물러 있는 와이파이보다 훨씬 앞선 속도입니다. 이는 가시광선 스펙트럼이 약 300GHz에 불과한 RF 스펙트럼보다 1,000배 더 크기 때문입니다.

에너지 효율성

WiFi에서 데이터를 전송하려면 전파를 전송할 수 있는 두 개의 무전기가 필요합니다. 이러한 무전기는 무전기 내에 설치된 RF 송신기와 베이스밴드 칩을 통해 지속적으로 서로 통신하는데, 동일한 무선 주파수를 사용하는 다른 여러 장치의 잡음에서 데이터 신호를 구분하는 데만 많은 에너지가 소모됩니다. 반면, LiFi는 오버헤드 LED 조명을 데이터 전송 매체로 사용합니다. 광원과 광 다이오드만 있으면 빛 신호를 해독할 수 있기 때문에 데이터 전송 및 통신의 전체 프로세스에서 전체 에너지가 적게 필요합니다. 또한 다른 형태의 전구와 달리 LED 조명을 사용하기 때문에 더 효율적인 광원입니다.

적용 범위

WiFi는 전파를 데이터 전송의 매개체로 사용하기 때문에, WiFi 신호가 최대 32미터 거리까지 도달할 수 있어 넓은 범위의 커버리지를 자랑합니다(단, 해당 거리에서는 연결 속도가 느린 경우가 많음). 이는 전파가 벽을 통과할 수 있기 때문입니다. 가시광선은 벽을 통과할 수 없기 때문에 LED 송신기가 설치된 공간으로 커버리지 영역이 제한된다는 점이 LiFi의 가장 큰 한계일 것입니다.

보안

LiFi의 제한된 커버리지는 네트워크 보안을 강화한다는 점에서 좋은 점으로 볼 수도 있습니다. 다시 말하지만, LiFi 신호는 벽을 통과할 수 없기 때문에 외부의 간섭이 제한됩니다. 또한 원격 불법 복제 및 해킹이 만연한 민감한 지역에서 사용하기에 이상적입니다. 따라서 연구 개발, 금융, 국방, 심지어 대중 교통과 관련된 분야에서도 사용하기에 적합합니다.

데이터 밀도

WiFi의 가장 큰 한계 중 하나는 혼잡도가 높은 지역에서는 취약하다는 점입니다. 사용자 수가 많은 지역 내 데이터 전송 속도는 사용자 수가 적은 지역보다 느린 경향이 있습니다. 반면, LiFi는 동일한 제한이 적용되지 않으며 실제로 매우 밀집된 환경에서도 잘 작동합니다. 특히 전구가 많은 지역에서는 각 VLC 광원이 동일한 속도를 제공할 수 있기 때문에 여러 사용자가 있는 곳에서도 LiFi는 여전히 빠른 속도를 낼 수 있습니다.

 

결론

LiFi를 통해 얻을 수 있는 이점은 엄청납니다. 물론 와이파이가 더 빠른 통신과 가장 기본적인 사회 기능 개선의 길을 열어 삶의 질을 기하급수적으로 향상시키는 데 기여했다는 사실을 무시하는 것은 아닙니다. 그러나 성능에 영향을 미치는 여러 가지 요인에 굴복했습니다. 이러한 요인에는 혼잡, 다른 기능과의 간섭으로 인한 사용 제한, 대역폭 포화 등이 포함되며, 이는 기존 기술의 단점을 명확하게 드러냅니다.
LiFi의 도입은 분명 환영할 만한 일입니다. 물론 기본 인프라의 한계로 인해 WiFi를 완전히 LiFi로 대체하는 것은 거의 불가능에 가깝습니다. 그러나 이는 특히 현존하는 기술에 민감한 영역에서 대안으로 사용할 수 있는 실행 가능한 옵션입니다.

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