Светодиодная точка доступа к Интернету - Li-Fi технология

Беспроводная технология подключения к Интернету (Wi-Fi) сегодня для нас является неотъемлемой частью повседневной жизни. Мы уже привыкли пользоваться ею как дома, так и в кафе, торговых центрах, вокзалах, аэропортах, офисах и различных учреждениях. Количество передаваемой по беспроводным сетям информации увеличивается каждый год приблизительно на 60%. Это весьма негативно сказывается на их пропускной способности. Установленные повсеместно Wi-Fi роутеры, работающие в достаточно узком радиочастотном диапазоне, создают многочисленные помехи, что приводит к снижению скорости двухстороннего обмена данными. Идея создания альтернативной технологии подключения к сети Интернет при помощи использования видимого света впервые была предложена в 2011 году профессором Эдинбургского университета Харальдом Хаасом. В качестве маршрутизаторов для беспроводной передачи данных используют обычные светодиодные светильники (они в последнее время постепенно вытесняют все остальные источники освещения). По аналогии с Wi-Fi новая технология получила сокращенное название Li-Fi (от английского Light Fidelity – световая достоверность).

Принцип действия

Принципиальным отличием Wi-Fi от Li-Fi является то, что первый в качестве канала для передачи данных использует радиочастоты, а второй – спектр видимого света (диапазон которого превышает Wi-Fi в 1000 раз). Принцип работы Li-Fi достаточно прост:

• Все данные из Интернета по проводам поступают в модернизированный драйвер светодиодной лампы, который преобразует (то есть модулирует) сигнал в двоичный код. Если светодиод включен, то передается «1», если выключен – «0». Переключение режимов включено/выключено происходит с огромной скоростью. Поэтому человеческие глаза не воспринимают моргание светоизлучающего устройства. Внешне для пользователя лампа остается постоянно включенной и работающей с неизменной интенсивностью.
• На приемном конце (компьютере или любом мобильном устройстве) установлен высокочувствительный фотодетектор. Он воспринимает мельчайшие изменения интенсивности светового потока и преобразует их в электрические сигналы, которые с помощью специального модуля усиливаются и преобразуются обратно в поток данных.

С помощью описанной выше технологии данные из Интернета можно получать со скоростью до 1 Гбит/сек, что значительно быстрее, чем могут предложить современные Wi-Fi сети. Для того чтобы сделать передачу данных по сети Li-Fi двухсторонней (также как в Wi-Fi) в приемный модуль устанавливают инфракрасный излучатель, а в драйвер-модулятор светодиодного излучателя (или прямо рядом с ним), соответственно инфракрасный приемник-детектор. Встречные потоки видимого и невидимого света «не мешают» осуществлению полноценной работы двухсторонней системы передачи/приема данных.

Достоинства и недостатки

К несомненным достоинствам технологии Li-Fi для беспроводной передачи данных следует отнести:

• Большую скорость передачи/приема данных (по сравнению с сегодняшним Wi-Fi).
• Безопасность от предумышленного сканирования персональной информации. В отличие от радиочастотных каналов Wi-Fi видимый свет не может проникать сквозь стены, чтобы «похитить» передаваемые данные «злоумышленнику» необходимо будет находиться от вас в непосредственной близости (как минимум в одном с вами помещении).
• Высокую энергоэффективность и универсальность. Основным потребителем электроэнергии при обустройстве сети Li-Fi является светодиодный излучатель. Однако мы и так уже используем такие источники для освещения наших квартир, офисов и учреждений. Поэтому наши всем привычные светодиодные лампочки просто будут выполнять одновременно две функции: освещения и канала двухстороннего обмена информацией через сеть Интернет. Материальные затраты на приобретение роутера-драйвера и приемного модуля достаточно быстро окупятся.
• Помехозащищенность. Li-Fi не только не создает радиопомех, но и полностью защищен от них.
• Возможность использования в широком диапазоне интенсивности светоизлучателя. Даже при 10% яркости светодиодной лампочки (которая, практически, не мешает нормальному сну) Li-Fi сохраняет работоспособность без снижения скоростных характеристик.
• Высокую экологичность. Видимый свет абсолютно безопасен для здоровья человека.

К недостаткам системы подключения к Интернету через Li-Fi относят:

• Ограниченный радиус действия. Для эффективного бесперебойного обмена данными приемное устройство должно находиться в зоне распространения света. То есть, в каждом помещении необходимо устанавливать отдельную точку доступа.
• Невысокую степень коммерческого применения на сегодняшний день из-за ограниченного производства готовых к использованию модулей.
• Восприимчивость к прямым солнечным лучам, которые могут создавать помехи для передачи данных. Хотя производители и разработчики уже нашли способы борьбы с этой проблемой, используя в приемо-передающих устройствах специальные светофильтры.

Область применения

Естественно, по технологии Li-Fi можно организовать беспроводную сеть, практически, везде: дома, в офисе торгово-развлекательном центре или на освещенной светодиодными фонарями улице.

Но наиболее востребована она будет там, где сети Wi-Fi просто запрещены для использования. К таким местам в первую очередь относят:

• салоны самолетов (так как Wi-Fi роутеры создают радиопомехи для навигационного оборудования);

• больницы (с установленным в них высокочувствительным электронным оборудованием);

• электростанции (в том числе и атомные);
• нефтеперерабатывающие и химические предприятия;
• бензозаправочные станции.

Реальные разработки

На сегодняшний день разработками по внедрению технологии Li-Fi занимаются несколько известных компаний: PureLiFi, Signify, Apple, Lucibel, OLEDComm, Panasonic, Philips, Samsung и Osram.

Готовые к непосредственной установке и применению устройства уже сейчас можно приобрести, например, у компании PureLiFi. Предлагаемое ею оборудование – это уже третье поколение протестированных и полностью работоспособных изделий. Необходимый для обустройства беспроводной сети комплект состоит из двух устройств:

• Точки доступа (LiFi-XC Access Point). Прибор выполнен в виде плоской малогабаритной коробочки с установленными разъемами (для подключения светодиодной лампы, Интернета и внешнего источника питания) и инфракрасным приемником. По утверждению производителя в качестве излучателя можно применять широкую линейку уже установленных светильников. Монтаж и подключение данного приспособления не требует специальных электротехнических или компьютерных навыков. Прибор может быть установлен в свободное пространство над подвесным (или натяжным) потолком. Естественно, при монтаже необходимо будет сделать небольшое отверстие напротив инфракрасного датчика.

• Приемного модуля (LiFi-XC Station), внешне напоминающего обычную флэшку. Устройство поддерживает операционные системы Windows 10, Windows 7, Linux и Mac OS. На внешней поверхности установлены приемный фотодетектор и инфракрасный передатчик. Модуль предназначен для подключения к разъему USB2.0. Вес изделия составляет всего 43 г. Установка специальных драйверов не требуется. Устройство начинает работать сразу же после подключения (по так называемому алгоритму «plug and play»). Угол обзора встроенных датчиков составляет 60°.

На заметку! В скором будущем для любителей малогабаритных гаджетов технология Li-Fi также будет доступна. Компании Samsung и PureLiFi уже представили на различных международных выставках совместную разработку – смартфон со встроенными датчиками приема/передачи данных, полностью адаптированный для использования как в обычных сетях Wi-Fi, так и по новейшей прогрессивной технологии Li-Fi.

В заключении

Конечно, технология Li-Fi не сможет полностью заменить всем нам привычный Wi-Fi. Однако применение высокоскоростных светодиодных беспроводных сетей позволит в значительной мере «разгрузить» радиочастотные каналы передачи данных и обеспечить доступ к Интернету еще большего количества желающих это сделать. В скором будущем (а по утверждению разработчиков уже в 2020 году) оборудование для обустройства Li-Fi будет доступно широкому кругу индивидуальных и корпоративных пользователей.