Li-Fi новий конкурент WI-FI — передача даних за попомогою світла

Типова архітектура точки доступу Li-Fi.

Із сертифікацією стандарту Li-Fi (light-fidelity), 802.11bb-2023, відкрилася нова ера для локального бездротового зв’язку. Li-Fi належать до бездротової передачі даних за допомогою світла, а не радіохвиль, які використовуються Wi-Fi. Він швидший, захищений від електромагнітних перешкод і його важче перехопити. Він працює шляхом модуляції світлодіодів ближнього інфрачервоного, видимого або ближнього ультрафіолетового променів, що робить будь-яке джерело світлодіодів потенційною точкою доступу. Передача даних зі світлом не є чимось новим Незалежний зв’язок на короткій відстані через світло існував задовго до винаходу Wi-Fi — навіть до радіопередач будь-якого типу — і залишається у використанні донині. Світлові засоби зв’язку були випробувані ще в 1867 році Військово-морськими силами Великобританії з використанням попередника азбуки Морзе, яка використовувалася в режимі крапок і тире. У більш практичному сенсі бездротовий цифровий зв’язок на основі світла увійшов у комерційне використання з широким впровадженням інфрачервоних світлодіодів наприкінці 1970-х років. Його використовували для таких пристроїв, як пульти дистанційного керування телевізорами та приладами, бездротові клавіатури та зв’язок між пристроями з низькою швидкістю передачі даних. Однак обмеження швидкості передачі даних і труднощі з надійною передачею призвели до того, що вони в основному віднесені до низькошвидкісних, неважливих пристроїв. Wi-Fi з’явився наприкінці 1990-х років і зробив потребу у високошвидкісних, легких бездротових мережах до недавнього часу в основному спірною. Wi-Fi, що відповідає стандарту IEEE 802.11, був новою технологією, що змінила світ, коли вона була випущена в 1997 році. Вперше середній користувач персонального комп’ютера міг перерізати мережевий шнур і вільно переміщатися в межах діапазону сигналу. Після шести основних оновлень і оновлених з’єднань для передачі даних смартфонів тепер люди можуть бути підключені практично будь-де на планеті. Однак, попри те, що Wi-Fi є зручним, він має обмеження та низку невирішених питань.

Wi-Fi має свої межі

Сьогодні Wi-Fi стикається з обмеженнями доступного спектру, оскільки все більше пристроїв конкурують за дім у радіочастотному спектрі. Він також схильний до великої кількості вразливостей безпеки. Одним із найбільших ризиків Wi-Fi є погано захищена точка доступу. Оскільки Wi-Fi проходить крізь стіни (хоча інколи не так добре, як хотілося б домашнім користувачам), зловмисники можуть зламати системи Wi-Fi, які не захищені належним чином. Він також схильний до перешкод у шумному радіочастотному або електромагнітному середовищі, що призводить до уповільнення або переривання передачі.

Li-Fi працює у видимому спектрі разом із ближнім інфрачервоним та ближнім ультрафіолетовим.

Високошвидкісна передача даних на основі світла знову вийшла на сцену трохи понад десять років тому з утворенням консорціуму Li-Fi. Термін Li-Fi був введений Гаральдом Хаасом і представлений світові у виступі Хааса на TED talk у 2011 році. Пізніше Хаас став співзасновником PureLiFi, члена-засновника консорціуму та одного з ключових рушійних сил у комерціалізації комунікацій у видимому світлі (VLC), ключовою технологією якої є Li-Fi.

Відмінності між Wi-Fi та Li-Fi

Найбільша різниця між Wi-Fi та Li-Fi, звичайно, є середовищем передачі. Wi-Fi передається через радіохвилі в діапазоні частот ГГц, а Li-Fi передається світлом. Стандарт 802.11bb не містить нових протоколів. Хоча фізичний рівень (PHY) відрізняється, протоколи залишаться спільними з Wi-Fi. Це забезпечить взаємодію між пристроями Wi-Fi та Li-Fi. Наприклад, нещодавно випущена Light Antenna One від PureLiFi може бути інтегрована з теперішніми чипсетами Wi-Fi та відображається в системі як інший діапазон Wi-Fi.

Один із перших комерційних продуктів Li-Fi: Light Antenna One.

У типовій установці Li-Fi Інтернет і локальні мережі підключаються до світлодіодів із підтримкою Li-Fi через живлення через Ethernet (POE) або зв’язок по лінії електропередач (PLC). Світлодіод буде оснащений мікроконтролером і фотодетектором для забезпечення двонаправленого зв’язку. Через точку доступу Li-Fi може спілкуватися безліч мобільних пристроїв або пристроїв, що живляться від батарейок.

Li-Fi модулює світлодіод на частотах, набагато вищих, ніж може сприймати людське око. Вночі світлодіоди видимого спектра можуть бути слабкими, тому дані все ще проходять, але світло фактично вимкнено для людських цілей.

Li-Fi можна модулювати за допомогою звичайної модуляції з однією несучою (SCM) і модуляцією з кількома несучими (MCM). Проте найвищі швидкості доступні з похідною від MCM, що називається мультиплексуванням з ортогональним частотним поділом (OFDM). OFDM використовує широкий доступний спектр світла для реалізації піднесучих для передачі кількох паралельних потоків даних. Досліджувані швидкості досягає 224 Гбіт/с, хоча в реальних ситуаціях вона буде нижчою.

Li-Fi: компаньйон Wi-Fi замість конкурента?

Сильні та слабкі сторони Li-Fi та Wi-Fi досить добре доповнюють один одного. Це, у поєднанні з вбудованою сумісністю, робить Li-Fi не тільки компаньйоном Wi-Fi, але й конкурентом. Wi-Fi може забезпечити загальне покриття всередині або навколо будівлі, коли проблеми з безпекою та перешкоди знаходяться в допустимих межах, тоді як точки доступу Li-Fi можуть забезпечувати зв’язок у межах прямої або майже прямої видимості в набагато більш обмеженій зоні.

Партнери Li-Fi окреслили низку налаштувань, у яких Li-Fi може працювати краще, ніж Wi-Fi, або де Wi-Fi просто неможливий. Наприклад, світло може проникати в морську воду на глибину до 200 метрів, тому Li-Fi відкриває можливість високошвидкісного зв’язку без прив’язки між підводними апаратами з дистанційним керуванням і операторами. Li-Fi також можна використовувати в медичних кабінетах для хірургії або обладнання для обробки зображень, де Wi-Fi не можна використовувати через можливі перешкоди для обладнання.

Окрім такого спеціалізованого використання, менший розмір комірки, який підтримує Li-Fi, дозволяє використовувати більшу кількість точок доступу, що може забезпечити одночасну пропускну здатність для більшої кількості пристроїв, ніж Wi-Fi. Це робить його кращим варіантом для щільних інсталяцій IoT.

Li-Fi сертифіковано — настав час

Тепер, коли стандарт Li-Fi сертифіковано, більше постачальників можуть відчувати себе в безпеці, інвестуючи кошти на дослідження та розробки, необхідні для розробки та виробництва продуктів Li-Fi. Збільшення виробництва призведе до зниження витрат і подальших інновацій. Повсюдне поширення світлодіодів означає, що потенційні точки доступу є всюди. І оскільки стіни є жорстким бар’єром безпеки, Li-Fi може стати останнім інгредієнтом, щоб зробити універсальне підключення домашніх і офісних пристроїв безпечною та практичною реальністю.

Статтю перекладено. Джерело

Компанія СЕА з 1990 року займається оптовою торгівлею на ринку України електронними компонентами для промислових підприємств. В області бездротових технологій ми пропонуємо модеми, модулі зв'язку та аксесуари від провідних світових виробників. Для отримання додаткової інформації та запиту dstasheet, будь ласка, зв'яжіться з відділом бездротових компонентів Компанії СЕА, за телефоном: +38 (044) 330 00 88 або надішліть запит на e-mail: info@sea.com.ua