Internettet, som det er nu, er blevet lige så allestedsnærværende som indendørs VVS-installationer. Det er blevet så allestedsnærværende, at vi er blevet fascineret af steder uden internetforbindelse eller endog et WiFi-signal. Desuden er det, der tidligere blev betegnet som en form for luksus, nu blevet en nødvendighed for at leve normalt i den moderne verden.
Internettet er blevet så indgroet i det moderne samfund, at hvis hele internettet holder op med at fungere, kan resultaterne blive katastrofale, da en stor del af verdens regeringer er afhængige af internettet for at kunne levere grundlæggende funktioner. Det er også at se bort fra det faktum, at moderne virksomheder er stærkt afhængige af internettet, ikke kun som et middel til at erhverve og gøre forretninger, men også til at udføre mange forskellige daglige opgaver, der er afgørende for virksomheden.
Givet internettets tyngde og blotte betydning, fortsætter det med at opleve en vækst i efterspørgslen efter dets brug, hvilket i høj grad bidrager til netværksoverbelastninger. Dette kræver nyere teknologier for at kunne imødekomme denne stigende efterspørgsel og levere bedre resultater. Ved at undersøge mulighederne for alternativer er LiFi et af de alternativer, der er blevet udpeget til at erstatte den fremherskende WiFi-teknologi.
Definition af LiFi
Tegnet LiFi, som er en forkortelse for Light Fidelity, blev opfundet af en af pionererne inden for denne teknologi, professor Harald Haas, under en TEDx TALK i 2011. Det blev opkaldt efter sin forgænger og den nuværende fremherskende teknologi, WiFi, som står for Wireless Fidelity.
LiFi er en af de nyeste kommunikationsteknologier, der har til formål at forbedre den nuværende teknologi ved at gøre brug af kommunikation med synligt lys i modsætning til de radiobølger, der anvendes af WiFi. Indførelsen af LiFi tjener faktisk et dobbelt formål, da den har til formål at give husholdningerne belysning over hovedet og samtidig lette overførslen af data.
Indførelsen af LiFi præsenterer et nyt paradigme for optisk trådløs teknologi, da den har til formål at skabe forbindelse i et lokaliseret miljø og samtidig give afkald på brug af fiberoptiske kabler som overførselsmedium for lys. I stedet gør den brug af LED-belysning, der almindeligvis findes i husholdninger, som transportmiddel. I øjeblikket er teknologien i stand til at opnå en maksimal dataoverførselshastighed på 224 gigabit pr. sekund – det svarer til at downloade 18 HD-film hvert sekund.
Hvordan virker LiFi?
LiFi gør brug af synligt lys via loftsbelysning til overførsel af data. Dette er muligt ved hjælp af et VLC-system (Visible Light Communications) til dataoverførsel. Et VLC-system har to kvalificerende komponenter:
- Mindst én enhed, der indeholder en fotodiode til at modtage lyssignaler, og
- En lyskilde udstyret med en signalbehandlingsenhed til transmission af signaler.
VLC-lyskilden kan være i form af en lysstofrør eller en lysdiode (LED). LED-pærer er dog den mest optimale VLC-lyskilde, da et robust LiFi-system kræver ekstremt høje lysudbyttehastigheder. Lysstofrør udsender lys i et meget bredere bølgelængdebånd, hvilket gør det til en relativt mindre effektiv lyskilde end LED. LED er på den anden side en lyskilde, der udsender lys i et meget smalt bølgelængdebånd, hvilket gør den til en mere effektiv lyskilde.
LED er også en halvleder, hvilket indebærer, at den kan forstærke lysintensiteten og skifte hurtigt. Dette er en vigtig egenskab at kigge efter i en VLC-lyskilde, fordi LiFi er afhængig af den konstante strøm af fotoner, der udsendes som synligt lys, til overførsel af data. Når den strøm, der tilføres lyskilden, varieres langsomt, dæmpes lyskilden op og ned, hvilket gør den uegnet som lyskilde, ikke til LiFi-systemet, men som en anordning til belysning af husholdningen. For at finde en balance mellem VLC-lyskilden og husstandsbelysning moduleres denne strøm såvel som det optiske output med ekstremt høje hastigheder, hvilket gør det muligt for fotodiodenheden at registrere den og omdanne den tilbage til elektrisk strøm, men ikke at opfatte den for det menneskelige øje. Når disse signaler er modtaget og demoduleret, kan de nu konverteres til en kontinuerlig strøm af binære data, der indeholder videoer, billeder, lyd, tekst eller applikationer, som let kan forbruges på enhver enhed med internetadgang.
Da LiFi-teknologien stadig er i sin relative barndom, er der stadig meget plads til voksende innovation. En foreslået innovation til den eksisterende teknologi omfatter skabelse af et tovejs kommunikationssystem i lighed med konventionelt bredbånd og WiFi. Dette kan gøres ved at udveksle synligt lys og infrarødt lys fra en fotodetektor, hvilket gør det muligt for tilsluttede mobile enheder at sende data tilbage til lyskilden for en uplink. En anden foreslået nyskabelse er en ombygning af de flerfarvede RGB-lysdioder, så de kan sende og modtage data på et bredere signalområde end de ensfarvede fosforbelagte hvide lysdioder.
Er der virkelig behov for at erstatte WiFi?
I betragtning af internettets enorme anvendelsesmuligheder i moderne teknologi (og næsten alle grundlæggende offentlige og daglige funktioner ophører med at eksistere uden det), er der måske virkelig behov for at finde forbedringer til den eksisterende WiFi-teknologi. Dette skyldes de forskellige begrænsninger i dens brug af radiofrekvenser som dataoverførselsmedie. Disse begrænsninger omfatter begrænset dækning, sikkerhedsproblemer i forbindelse med forbindelsesmuligheder, begrænsning af brugen på grund af frekvensinterferens og overbelastning af nettene.
Har LiFi mulighed for at eliminere WiFi?
LiFi betragtes som et passende alternativ til at mindske eller endda eliminere alle de begrænsninger, som WiFi har for datanetværk. Mange er også gået så langt som til at erklære LiFi for fremtiden for internetforbindelser. Men er det virkelig tilfældet? Er det et argument for helt at fjerne WiFi?
For at se LiFi’s fordele og svare på, om den bør erstatte WiFi eller ej, er det nødvendigt at sammenligne nogle aspekter af disse to teknologier for at se, hvordan de står i forhold til hinanden.
Datatatatransmissionshastigheder
Test udført af pureLiFi, et firma startet af LiFi-pioneren professor Roland Haas, i et kontrolleret miljø viste, at LiFi kan producere hastigheder på over 100 Gbps. Nogle tests afslørede endda, at det kan levere data med op til 224 Gbps. Disse hastigheder er klart langt over dem, der produceres af WiFi, som i øjeblikket ligger på højst 100 Mbps. Dette skyldes, at spektret af synligt lys er 1 000 gange større end RF-spektret, som kun er på ca. 300 GHz.
Energi-effektivitet
I WiFi kræver dataoverførsel, at man har to radioer til overførsel af radiobølger. Disse radioer kommunikerer løbende med hinanden via RF-sendere, der er installeret i radioen og en baseband-chip, som bruger en masse energi alene til at skelne datasignaler fra støjen fra flere andre enheder, der bruger den samme radiofrekvens. I modsætning hertil gør LiFi brug af LED-lys i loftet som medie for datatransmission. Da det kun kræver en lyskilde og en fotodiode til at afkode lyssignalerne, kræver hele processen med datatransmission og kommunikation samlet set mindre energi. Desuden anvendes LED-lys i stedet for andre former for pærer, hvilket gør det til en mere effektiv lyskilde.
Dækning
Da WiFi gør brug af radiobølger som medium til overførsel af data, kan det prale af en større rækkevidde, da WiFi-signaler kan nå op til 32 meter (selv om forbindelserne ofte er langsomme på disse afstande). Det skyldes, at radiobølger er i stand til at passere gennem vægge. Dette er måske den største begrænsning for LiFi, da synligt lys ikke kan passere gennem vægge, hvilket begrænser dækningsområdet til de rum, hvor LED-senderen er installeret.
Sikkerhed
Den begrænsede dækning af LiFi kan også ses som en god ting, da det øger netværkssikkerheden. Igen, fordi LiFi-signaler ikke kan passere gennem vægge, er interferens fra udefrakommende kræfter begrænset. Dette gør det også ideelt til brug i følsomme områder, hvor piratkopiering og hacking på afstand er udbredt. Som sådan er det velegnet til brug for områder, der er involveret i forskning og udvikling, finans, forsvar og endda massetransport.
Datatatæthed
En af de største begrænsninger ved WiFi er dets sårbarhed i områder med stor overbelastning. Overførslen af data i områder med mange brugere har tendens til at være langsommere end i områder med færre brugere. På den anden side er LiFi ikke udsat for de samme begrænsninger og fungerer faktisk godt i meget tætte miljøer. Især i områder med mange lyskilder kan LiFi stadig give høje hastigheder, da hver enkelt VLC-lyskilde kan levere den samme hastighed, selv med flere brugere.
Slutning
De fordele, man kan få ud af LiFi, er enorme. Dette er ikke for at se bort fra det faktum, at WiFi helt sikkert har bidraget til at forbedre livskvaliteten eksponentielt, da det har været med til at bane vejen for hurtigere kommunikation og forbedring af selv de mest grundlæggende samfundsfunktioner. Det har dog bukket under for mange forskellige faktorer, som også har påvirket dets ydeevne. Disse faktorer omfatter overbelastning, begrænsninger i brugen på grund af interferens med andre funktioner og båndbreddemætning, hvilket klart afslører manglerne ved denne eksisterende teknologi.
Indførelsen af LiFi er bestemt velkommen. Med begrænsninger i den grundlæggende infrastruktur er det naturligvis nærmest umuligt at erstatte WiFi fuldstændigt til fordel for LiFi. Men det er en levedygtig mulighed, der kan bruges som et alternativ, især i områder, der er følsomme over for den fremherskende teknologi.