Цифровые технологии будущего, умные города, супербыстрый Wi-Fi… стоп! Последнее в этом списке может оказаться лишним. Существует вероятность, что беспроводной способ передачи данных по радиоканалам морально устареет в ближайшие 5–10 лет. Потеснит его технология Li-Fi, которая делает ровно то же, но с помощью светодиодов. Сейчас это звучит немного футуристично, но через несколько лет все может измениться.
В далеком 1880 году Александр Белл сумел передать голос без проводов, используя устройство, работающее на модулированных световых лучах. А в 2011 году ученым Эдинбургского университета удалось передать информацию со скоростью 100 Мбит/с, используя для этого обычную светодиодную лампу.
Li-Fi – Light Fidelity, или «световая точность», представляет собой высокоскоростную беспроводную технологию передачи данных. Если в привычном Wi-Fi цифровые потоки направляются по радиоканалам, то в случае с Li-Fi для этого используется видимый свет в открытом пространстве. Термин придуман профессором Харальдом Хаасом, научным сотрудником Эдинбургского университета. Его проект создания ультрапараллельных коммуникаций при помощи видимого света вызвал волну интереса на конференции IEEE Photonics Conference – там этот ученый продемонстрировал, как с помощью разноцветных светодиодов можно передавать данные на расстояние в несколько десятков метров.
Профессор Харальд Хаас, научный сотрудник Эдинбургского университета. Источник фото: ted.com
Как работает Li—Fi
Работа «светового Интернета» основана на постоянном мерцании светодиодов. Управляя частотой мерцания, можно кодировать цифровые сигналы в видимый свет. Зафиксировать мерцание и передачу данных можно только специальными приборами – человеческий глаз просто не отличит обычный источник света от такого же, но с поддержкой Li-Fi.
Важно не только закодировать сигнал, но и правильно распознать его потребителю Интернета. Для этого у принимающей стороны (то есть устройства, подключенного к источнику Li-Fi) должен быть фотодиод. За кодирование и декодирование отвечает специальный чип. Если фотодиодом оснастить оба устройства, передача данных будет происходить в двустороннем порядке.
Cкорость приема-отправки сигнала напрямую зависит от трех факторов: взаимного расположения устройств, способа кодирования сигнала и мощности светового излучения.
Чтобы подключиться к Li-Fi-источнику, принимающему устройству потребуется до 15 секунд.
В чем преимущества Li-Fi?
Если мы говорим о том, что Li-Fi вытеснит Wi-Fi, для этого должны быть веские аргументы. И они уже есть у тех, кто стоит за внедрением Li-Fi-сетей.
Высокая скорость передачи данных
Выше упоминалась цифра в 100 Мбит/с – она относится к двусторонней отправке пакетов. В одностороннем направлении она возрастает до 155 Мбит/с. В немецком Институте фотонных микросхем пошли еще дальше и создали точку доступа Li-Fi, которая обеспечивает передачу данных на скорости до 1 Гбит/с! Это примерно столько же, как у привычного USB-соединения и намного больше, чем у Wi-Fi-сетей.
Надежная защита от взлома
Так как в Li-Fi передача данных возможна только в прямой видимости от источника света, то коммуникации не проникают сквозь стены. Соответственно, их намного сложнее перехватить. Помимо прямой видимости практикуется использование света, отраженного от стен.
Работа там, где использование Wi—Fi нежелательно
Многие технологичные приборы в промышленности и авиации чувствительны к радиоволнам – там Li-Fi сможет эффективно решить проблему передачи данных, не прибегая к проводам. Яркие примеры таких объектов – самолеты, медицинские учреждения, атомные электростанции, буровые установки.
Экзотический вариант использования Li-Fi – под водой, для связи дайверов и субмарин. Стандартные методы связи в подобных условиях не работают.
Причем здесь Philips
Компания Philips является крупнейшим производителем светодиодных решений для частного и промышленного использования, потому она просто не смогла проигнорировать такой интересный проект. Сначала на базе Li-Fi компания разработала программу помощи покупателям супермаркетов, чтобы те не блуждали по гастрономическим коридорам. Покупателю необходимо установить на смартфон специальное приложение и внести туда список покупок. Приложение определит его точное местоположение в супермаркете и проложит путь к товарам из списка.
В 2018 году Philips начала масштабное тестирование технологии Li-Fi в офисах французской компании Icade в Париже. Для этой цели специально были разработаны два продукта: PowerBalance gen2 для больших помещений и LuxSpace для отдельных кабинетов. Технология обеспечивает доступ к интернет-сети на скорости до 30 Мбит/с, причем лампы одновременно выполняют основную функцию: освещают помещение. Для работы сети используются специальные адаптеры, которые подключаются к персональным компьютерам сотрудников. В свою очередь, светодиодные лампы оснащены встроенными модемами, которые отвечают за модуляцию света.
Мексиканский опыт внедрения Li-Fi
Возможно, в это трудно поверить, но впервые использовать Li-Fi в коммерческих целях начали не где-нибудь в Сингапуре или Японии, а в Мексике. Речь идет о сервисе LedCom, который с 2016 году предоставляет компания Sisoft. Для передачи интернет-трафика используется фирменный чип, который получает трафик с маршрутизатора и транслирует его через мерцание светодиодов на приемник к USB-порту.
Свою разработку Sisoft предлагает крупным корпорациям, госпиталям и частным лицам. В зависимости от целевого назначения будет отличаться и комплект оборудования. Минимум в нем будет пять ламп, максимум – глобальная система освещения всего дома или офиса. Главный минус этого предложения заключается в недолговечности ламп: они рассчитаны на два года непрерывной эксплуатации. Параллельно в компании Sisoft работают над созданием колонок, наушников и других гаджетов с поддержкой технологии Li-Fi.
Li-Fi и Wi—Fi – кто кого?
Принцип работы Li-Fi выглядит простым и понятным, а устройства с поддержкой этой технологии уже начали выпускать авторитетные производители. Но сможет ли Li-Fi окончательно вытеснить с рынка Wi-Fi? Похоже, это произойдет еще не скоро и пока нам придется довольствоваться единичными случаями внедрения «светового Интернета». На то есть несколько причин.
Необходимость прямого канала передачи данных
Если Wi-Fi способен проникать сквозь стены (хотя они и ослабляют сигнал), то для нормальной работы Li-Fi принимающее устройство должно находиться в прямой видимости от источника света. Поэтому для покрытия такой сетью дома или квартиры необходимо будет в каждой комнате установить дублирующие или ретранслирующие светильники. В уличном освещении работе Li-Fi будут препятствовать плохие погодные условия – например, сильный снег или густой туман.
Расстояние – «самое слабое звено»
Чем дальше потребитель Интернета будет располагаться от источника света, тем слабее будет сигнал, а максимальное расстояние для передачи данных пока не превышает 50 м.
Требования к мощности источников света
Если говорить об «Интернете вещей», то у нас появляется ряд ограничений на внедрение Li-Fi. Например, мобильное устройство с его слабой светодиодной вспышкой сможет принимать большие пакеты данных от мощного источника, но скорость отправки данных в обратном направлении будет минимальной. Еще один жирный минус в том, что мощные источники излучения очень энергоемкие, поэтому портативным устройствам понадобятся более емкие аккумуляторы.
Высокая стоимость ламп с поддержкой Li-Fi
Для передачи данных подходит не обычная LED-лампа, а существенно доработанная: с мощным светодиодом и высокочувствительным фотодиодом. Это в несколько раз увеличивает стоимость таких продуктов по сравнению с обычными LED-лампами.
Перечисленные сложности легко преодолеваются на практике, но требуют дополнительных ресурсов, которые могут позволить себе только крупные корпорации. Именно они оценят высокую пропускную способность Li-Fi-каналов, безопасность передачи данных, надежность, отсутствие негативного влияния на человека и электромагнитного поля. А рядовые интернет-пользователи, скорее всего, начнут пользоваться Li-Fi немного позже, причем новая технология не обязательно полностью вытеснит Wi-Fi-сети, а скорее дополнит их и расширит возможности в сфере беспроводной передачи данных.
