Komunikacja światłem? Omawiamy Li-Fi, czyli sieć szybszą od Wi-Fi

Li-Fi (Light Fidelity) to ciekawa, innowacyjna, do tego w pełni bezprzewodowa technologia przesyłu danych wynaleziona przez profesora Haralda Haasa z Uniwersytetu w Edynburgu już kilkanaście lat temu, jednak do niedawna zajmująca jedynie zapalonych badaczy w laboratoriach naukowych. Od kilku lat jest jednak rozwijana w celu komercyjnego wykorzystania i wkrótce pierwsze używające jej urządzenia trafią do sklepów. Li-Fi to nowatorski pomysł optycznej komunikacji bezprzewodowej i może się stać niebawem uzupełnieniem tradycyjnej komunikacji radiowej (Wi-Fi, sieci komórkowej).

To, dlaczego w ogóle zwrócono uwagę na tę technologię, wynika z jej potencjalnych możliwości. Li-Fi w dotychczasowych testach osiąga bowiem prędkość do 224 gigabitów na sekundę, czyli jest ponad 100 razy szybsze niż powszechnie używane Wi-Fi. W bardzo dużym skrócie, technologia ta polega na zastosowaniu do komunikacji światła widzialnego, czyli fal elektromagnetycznych 100 tysięcy razy krótszych od używanych obecnie w Wi-Fi fal radiowych.

Jak działa Li-Fi?

Li-Fi wykorzystuje światło emitowane przez źródła LED do przesyłania danych. Żarówki LED są zdolne do zmiany jasności bardzo szybko i niewidocznie dla ludzkiego oka. Te zmiany jasności są kodowane jako bity danych (0 lub 1) i wysyłane do odbiornika Li-Fi, który jest podłączony do urządzenia końcowego (np. laptopa lub smartfona). Odbiornik Li-Fi dekoduje te bity danych i w ten sposób umożliwia dostęp do internetu. Trochę to przypomina indiańską komunikację na duże odległości za pomocą dymu z ognisk, tyle że tu, sygnałem jest światło i to nadawane tak precyzyjnie, że można z jego pomocą przesyłać o wiele więcej informacji.

Co ważne, Li-Fi może działać zarówno w trybie dwukierunkowym (full-duplex), gdzie dane są wysyłane i odbierane jednocześnie za pomocą dwóch różnych kolorów światła, jak i w trybie jednokierunkowym (half-duplex), gdzie dane są wysyłane i odbierane na zmianę za pomocą tego samego koloru światła.

Jakiego sprzętu wymaga Li-Fi do działania?

Aby korzystać z Li-Fi, potrzebujemy dwóch elementów: nadajnika i odbiornika. Nadajnik Li-Fi to żarówka LED z wbudowanym mikrokontrolerem, który moduluje światło zgodnie z danymi wejściowymi z routera lub innego źródła internetu. Nadajnik taki może być zintegrowany z systemem oświetleniowym w pomieszczeniu lub być osobnym urządzeniem.

Z kolei odbiornik Li-Fi to fotodioda lub inny czujnik światła z wbudowanym układem scalonym, który demoduluje światło i przekształca je w dane wyjściowe dla urządzenia końcowego. Odbiornik tego typu może być wbudowany w urządzenie końcowe lub być osobnym urządzeniem podłączonym przez USB, lub inną, dowolną metodę.

Czym się różni Li-Fi od Wi-Fi?

Li-Fi i Wi-Fi mają kilka podobieństw i różnic. Oto niektóre z nich:

Podobieństwa:

• Obie technologie są bezprzewodowe i umożliwiają dostęp do internetu.
• Obie technologie wykorzystują promieniowanie elektromagnetyczne do przesyłania danych.
• Obie technologie są zgodne ze standardami IEEE 802.11.

Różnice:

• Li-Fi wykorzystuje światło widzialne, a Wi-Fi fale radiowe.
• Li-Fi jest szybsze, bezpieczniejsze i efektywniejsze energetycznie niż Wi-Fi.
• Li-Fi wymaga połączenia przez linię wzroku lub odbicie, a Wi-Fi może przenikać przez ściany i inne przeszkody. To jednocześnie największa potencjalnie wada Li-Fi – nadajnik i odbiornik muszą się „widzieć”, choć można to obejść za pomocą punktów pośrednich.
• Li-Fi jest mniej niż Wi-Fi podatne na zakłócenia elektromagnetyczne.
• Li-Fi ma mniejszy zasięg niż Wi-Fi.

Czy Li-Fi ma szansę na dobre zagościć w naszych domach?

Li-Fi jest obiecującą technologią, która ma wiele potencjalnych zastosowań w różnych sektorach i obszarach. Niektóre z nich to:

Połączenie z oświetleniem. Li-Fi może zapewnić zarówno oświetlenie, jak i internet w domach, biurach, szkołach, hotelach, muzeach i innych miejscach publicznych. zamiast anten W-Fi, bezprzewodowy prąd w domach mogłyby dostarczać żarówki LED.

Transport. Li-Fi może poprawić bezpieczeństwo i komunikację w transporcie drogowym, lotniczym, kolejowym i morskim poprzez wykorzystanie lamp ulicznych, świateł stopu, reflektorów pojazdów i oświetlenia wewnętrznego do przesyłania danych między pojazdami i infrastrukturą.

Medycyna. Li-Fi może być używany w szpitalach, klinikach i laboratoriach do monitorowania pacjentów, przesyłania danych medycznych i sterowania urządzeniami medycznymi bez ryzyka zakłóceń elektromagnetycznych lub utraty prywatności.

Przemysł. Li-Fi może zwiększyć wydajność i bezpieczeństwo w przemyśle produkcyjnym, górniczym, naftowym i gazowym poprzez wykorzystanie oświetlenia LED do przesyłania danych między maszynami, robotami i operatorami.

Edukacja. Li-Fi może ułatwić dostęp do edukacji i informacji w krajach rozwijających się poprzez wykorzystanie tanich żarówek LED do dostarczania internetu w szkołach i bibliotekach.

Li-Fi nie zastąpi Wi-Fi ani 5G w całości, ale może być bardzo przydatne w określonych warunkach. Aby sieć nowej generacji stała się powszechna, potrzebna jest jednak większa świadomość i współpraca między różnymi podmiotami zaangażowanymi w rozwój i implementację tej technologii, jednak jest szansa, że tak się właśnie stanie, a pierwsze urządzenia w pełni funkcjonalne wykorzystujące ten typ przesyłu informacji pojawią się jeszcze w 2023 lub 2024 roku.

Podsumowanie

Li-Fi to technologia przesyłu danych za pomocą światła widzialnego. Li-Fi jest szybsze, bezpieczniejsze i efektywniejsze niż Wi-Fi. Sieć ta nie wymaga anten, lecz nadajnika świetlnego (żarówki LED) i odbiornika (fotodiody). Technologia ta ma wiele potencjalnych zastosowań w różnych sektorach i obszarach, nie zastąpi jednak zupełnie Wi-Fi ani 5G, ale może być świetnym uzupełnieniem komunikacji radiowej.

Tomasz Sławiński