Интернет в его нынешнем виде стал таким же повсеместным, как водопровод в доме. Он стал настолько вездесущим, что нас завораживают места, где нет подключения к Интернету или даже сигнала WiFi. Более того, то, что раньше считалось роскошью, теперь стало необходимостью для нормальной жизни в современном мире.

Интернет настолько прочно вошел в жизнь современного общества, что если весь Интернет перестанет работать, результаты могут быть катастрофическими, поскольку большинство правительств мира зависят от Интернета в обеспечении основных функций. При этом не учитывается тот факт, что современные предприятия в значительной степени полагаются на Интернет не только как на средство приобретения и ведения бизнеса, но и для выполнения множества различных повседневных задач, имеющих решающее значение для бизнеса.

Учитывая серьезность и огромную важность Интернета, спрос на его использование продолжает расти, что в значительной степени способствует перегрузке сети. Это требует применения новых технологий, чтобы удовлетворить растущий спрос и добиться лучших результатов. Изучая возможности альтернатив, можно сказать, что одной из таких альтернатив, призванных заменить преобладающую технологию WiFi, является LiFi.

Определение LiFi

Термин LiFi, сокращенно от Light Fidelity, был придуман одним из пионеров этой технологии, профессором Харальдом Хаасом (Harald Haas) во время выступления на TEDx TALK в 2011 году. Он был назван в честь своего предшественника и преобладающей в настоящее время технологии – WiFi, что означает Wireless Fidelity (беспроводная точность).

LiFi – это одна из новейших технологий связи, которая призвана усовершенствовать существующую технологию за счет использования видимой световой связи в противовес радиоволнам, используемым в WiFi. Его внедрение на самом деле служит двойной цели, поскольку он призван обеспечить верхнее освещение в домашних хозяйствах, а также облегчить передачу данных.

Появление LiFi представляет собой новую парадигму для оптической беспроводной технологии, поскольку она направлена на обеспечение связи в локализованной среде, при этом отказываясь от использования волоконно-оптических кабелей в качестве среды передачи света. Вместо этого в качестве средства передвижения он использует верхнее светодиодное освещение, обычно встречающееся в домашних хозяйствах. В настоящее время технология способна обеспечить максимальную скорость передачи данных 224 гигабита в секунду – это эквивалентно загрузке 18 фильмов в формате HD каждую секунду.

Как работает LiFi?

LiFi использует видимый свет через верхнее освещение для передачи данных. Это возможно благодаря использованию системы Visible Light Communications (VLC) для передачи данных. Система VLC состоит из двух определяющих компонентов:

1. По меньшей мере одно устройство, содержащее фотодиод для приема световых сигналов; и
2. Источник света, оснащенный блоком обработки сигналов для передачи сигналов.

Источник света VLC может быть в виде флуоресцентной лампы или светоизлучающего диода (LED). Однако светодиодные лампы являются наиболее оптимальным источником света для VLC, поскольку надежная система LiFi требует чрезвычайно высокой интенсивности светового потока. Люминесцентные лампы излучают свет в гораздо более широком диапазоне длин волн, что делает их относительно менее эффективным источником света, чем светодиодные. С другой стороны, светодиод – это источник света, излучающий свет в очень узком диапазоне длин волн, что делает его более эффективным источником света.

Светодиод также является полупроводником, что означает, что он может усиливать интенсивность света и быстро переключаться. Это важное качество, которое следует искать в источнике света VLC, поскольку для передачи данных LiFi полагается на постоянный поток фотонов, излучаемых в виде видимого света. При медленном изменении силы тока, подаваемого на источник света, он тускнеет вверх и вниз, что делает его непригодным в качестве источника света, но не для системы LiFi, а в качестве устройства для бытового освещения. Чтобы найти баланс между источником света VLC и бытовым освещением, этот ток, как и оптический выход, модулируется с чрезвычайно высокой скоростью, что делает его различимым фотодиодным устройством и преобразуется обратно в электрический ток, но не воспринимается человеческим глазом. После того, как эти сигналы получены и демодулированы, их можно преобразовать в непрерывный поток двоичных данных, содержащих видео, изображения, аудио, текст или приложения, которые можно легко использовать на любом устройстве, подключенном к Интернету.

Поскольку технология LiFi все еще находится в стадии относительного становления, остается много места для растущих инноваций. Одно из предлагаемых нововведений в существующую технологию включает создание двунаправленной системы связи, подобной обычным широкополосным сетям и WiFi. Это можно сделать, чередуя видимый и инфракрасный свет с помощью фотодатчика, что позволяет подключенным мобильным устройствам отправлять данные обратно на источник света для восходящей передачи. Еще одна предлагаемая инновация – это изменение конструкции многоцветных RGB-светодиодов, чтобы они могли передавать и принимать данные в более широком диапазоне сигналов, чем одноцветные белые светодиоды с фосфорным покрытием.

Действительно ли необходимо заменять WiFi?

Учитывая огромное применение Интернета в современных технологиях (а без него перестают существовать почти все основные государственные и повседневные функции), возможно, действительно необходимо придумать усовершенствования для существующей технологии WiFi. Это связано с различными ограничениями при использовании радиочастот в качестве среды передачи данных. Эти ограничения включают в себя ограниченное покрытие, проблемы безопасности при подключении, ограничение использования из-за частотных помех и перегруженность сетей.

Сможет ли LiFi устранить WiFi?

LiFi рассматривается как подходящая альтернатива, способная смягчить или даже устранить все ограничения WiFi для сетей передачи данных. Многие также заявляют, что LiFi – это будущее интернет-подключения. Но так ли это на самом деле? Приводит ли он доводы в пользу полного отказа от WiFi?

Чтобы оценить достоинства LiFi и ответить на вопрос, должна ли она заменить WiFi, необходимо сравнить некоторые аспекты этих двух технологий, чтобы понять, как они соотносятся друг с другом.

Скорость передачи данных

Испытания, проведенные компанией pureLiFi, основанной пионером LiFi профессором Роландом Хаасом, в контролируемой среде, показали, что скорость LiFi составляет более 100 Гбит/с. Некоторые тесты даже показали, что он может передавать данные со скоростью до 224 Гбит/с. Эти скорости явно превосходят те, что дает WiFi, максимальная скорость которого в настоящее время составляет 100 Мбит/с. Это связано с тем, что спектр видимого света в 1 000 раз больше, чем спектр радиочастот, который составляет всего около 300 ГГц.

Энергоэффективность

В WiFi для передачи данных требуется наличие двух радиостанций для передачи радиоволн. Эти радиоприемники непрерывно общаются друг с другом посредством радиопередатчиков, установленных внутри радиоприемника, и чипа baseband, который потребляет много энергии только для того, чтобы выделить сигналы данных из шума от нескольких других устройств, использующих ту же радиочастоту. В отличие от этого, в LiFi в качестве среды для передачи данных используются подвесные светодиодные светильники. Поскольку для этого требуется только источник света и фотодиод для декодирования световых сигналов, весь процесс передачи данных и коммуникации требует меньше энергии. Кроме того, светодиодные лампы используются в отличие от других видов лампочек, что делает их более эффективным источником света.

Покрытие

Поскольку WiFi использует радиоволны в качестве среды передачи данных, он может похвастаться более широким радиусом действия, поскольку сигналы WiFi могут достигать расстояния до 32 метров (хотя на таких расстояниях соединения часто бывают медленными). Это происходит потому, что радиоволны способны проходить сквозь стены. Это, пожалуй, самое большое ограничение для LiFi, поскольку видимый свет не может проходить сквозь стены, что ограничивает зону покрытия помещениями, где установлен светодиодный излучатель.

Безопасность

Ограниченное покрытие LiFi также можно рассматривать как положительный момент, поскольку это повышает безопасность сети. Опять же, поскольку сигналы LiFi не могут проходить сквозь стены, вмешательство внешних сил ограничено. Это также делает его идеальным для использования в чувствительных зонах, где широко распространено удаленное пиратство и взлом. Таким образом, он подходит для использования в областях, связанных с исследованиями и разработками, финансами, обороной и даже массовым транспортом.

Плотность данных

Одно из самых больших ограничений WiFi – это его уязвимость в местах с высокой загруженностью. Передача данных в зонах с большим количеством пользователей обычно происходит медленнее, чем в зонах с меньшим количеством пользователей. С другой стороны, LiFi не подвержен тем же ограничениям и, более того, отлично работает в очень плотных средах. Особенно в местах, где много лампочек, LiFi может по-прежнему обеспечивать высокую скорость, поскольку каждый источник света VLC может обеспечивать одинаковую скорость, даже при наличии нескольких пользователей.

Заключение

Преимущества, которые Вы можете получить от LiFi, огромны. Не стоит сбрасывать со счетов тот факт, что WiFi, безусловно, помог улучшить качество жизни в геометрической прогрессии, поскольку он помог проложить путь к более быстрому общению и улучшению даже самых основных общественных функций. Однако она подверглась воздействию множества различных факторов, которые также повлияли на ее производительность. К этим факторам относятся перегрузки, ограничения в использовании из-за помех другим функциям и насыщение полосы пропускания, что явно выявляет недостатки этой существующей технологии.
Появление LiFi, безусловно, можно только приветствовать. Конечно, с учетом ограничений базовой инфраструктуры, полная замена WiFi на LiFi практически невозможна. Тем не менее, он представляет собой жизнеспособный вариант, который можно использовать в качестве альтернативы, особенно в тех областях, которые чувствительны к преобладающей технологии.