Het internet zoals het nu is, is net zo alomtegenwoordig geworden als binnenhuis sanitaire voorzieningen. Het is zo alomtegenwoordig geworden dat we gefascineerd raken door plaatsen zonder internetverbinding of zelfs maar een WiFi-signaal. Bovendien, wat vroeger werd bestempeld als een vorm van luxe is nu een noodzaak geworden om normaal te leven in de moderne wereld.
Het internet is zo ingeburgerd geraakt in de moderne samenleving dat als het hele internet stopt met werken, de resultaten catastrofaal kunnen zijn, aangezien een groot deel van ’s werelds regeringen afhankelijk is van het internet om basisfuncties te leveren. Dat is nog afgezien van het feit dat moderne bedrijven zwaar leunen op het internet, niet alleen als middel om zaken te doen, maar ook om veel verschillende dagelijkse taken uit te voeren die cruciaal zijn voor het bedrijf.
Gezien de ernst en het pure belang van het internet, blijft de vraag naar het gebruik ervan toenemen, wat sterk bijdraagt aan netwerkcongesties. Dit maakt nieuwere technologieën noodzakelijk om aan deze groeiende vraag te voldoen en betere resultaten te leveren. Bij het onderzoeken van de mogelijkheid van alternatieven, is LiFi een van de alternatieven om de heersende WiFi-technologie te vervangen.
definitie van LiFi
De term LiFi, wat staat voor Light Fidelity, werd bedacht door een van de pioniers in de technologie, professor Harald Haas tijdens een TEDx TALK in het jaar 2011. Het werd vernoemd naar zijn voorganger, en de momenteel heersende technologie, WiFi, wat staat voor Wireless Fidelity.
LiFi is een van de nieuwste communicatietechnologieën die tot doel hebben de huidige technologie te verbeteren door gebruik te maken van zichtbare lichtcommunicatie in tegenstelling tot de radiogolven die door WiFi worden gebruikt. De introductie ervan dient eigenlijk een tweeledig doel, omdat het zowel verlichting boven het hoofd van huishoudens wil bieden als de overdracht van gegevens wil vergemakkelijken.
De introductie van LiFi presenteert een nieuw paradigma voor optische draadloze technologie, omdat het beoogt connectiviteit te bieden binnen een gelokaliseerde omgeving, terwijl het gebruik van glasvezelkabels als een overdrachtsmedium voor licht wordt afgezworen. In plaats daarvan maakt het gebruik van LED-verlichting die vaak in huishoudens wordt aangetroffen als transportmedium. Momenteel kan de technologie een maximale gegevensoverdrachtsnelheid van 224 gigabit per seconde bereiken – het equivalent van het downloaden van 18 HD-films per seconde.
Hoe werkt LiFi?
LiFi maakt gebruik van zichtbaar licht via bovenverlichting voor de overdracht van gegevens. Dit is mogelijk door het gebruik van een Visible Light Communications (VLC) systeem voor gegevenstransmissie. Een VLC-systeem heeft twee in aanmerking komende componenten:
- ten minste één apparaat dat een fotodiode bevat om lichtsignalen te ontvangen; en
- een lichtbron die is uitgerust met een signaalverwerkingseenheid voor de transmissie van signalen.
De VLC-lichtbron kan de vorm hebben van een fluorescerende gloeilamp of een lichtemitterende diode (LED). LED gloeilampen zijn echter de meest optimale VLC lichtbron, omdat een robuust LiFi systeem een extreem hoge lichtopbrengst vereist. Fluorescentielampen zenden licht uit in een veel bredere band van golflengten, waardoor het een relatief minder efficiënte lichtbron is dan LED. LED daarentegen is een lichtbron die licht uitzendt in een zeer smalle golflengteband, waardoor het een efficiëntere lichtbron is.
LED is ook een halfgeleider, wat impliceert dat het de lichtintensiteit kan versterken en snel kan schakelen. Dit is een belangrijke kwaliteit om te zoeken in een VLC-lichtbron, omdat LiFi zich baseert op de constante stroom van fotonen die worden uitgezonden als zichtbaar licht voor de overdracht van gegevens. Wanneer de stroom die op de lichtbron wordt gezet langzaam wordt gevarieerd, dimt de lichtbron op en neer, wat het ongeschikt maakt als lichtbron, niet voor het LiFi-systeem, maar als een apparaat voor huishoudelijke verlichting. Om een evenwicht te vinden tussen de VLC lichtbron en de verlichting van het huishouden, wordt deze stroom evenals de optische output gemoduleerd met extreem hoge snelheden, waardoor deze detecteerbaar wordt door het fotodiode-apparaat en terug omgezet wordt in elektrische stroom, maar onwaarneembaar voor het menselijk oog. Zodra deze signalen zijn ontvangen en gedemoduleerd, kunnen zij nu worden omgezet in een continue stroom van binaire gegevens die video’s, beelden, audio, tekst of toepassingen bevatten die gemakkelijk kunnen worden geconsumeerd op elk apparaat met internetaansluiting.
Omdat LiFi-technologie nog in de relatieve kinderschoenen staat, is er nog veel ruimte voor groeiende innovatie. Eén voorgestelde innovatie aan de bestaande technologie omvat het creëren van een bidirectioneel communicatiesysteem gelijkaardig aan conventionele breedband en WiFi. Dit kan worden gedaan door zichtbaar licht en infrarood licht van een fotodetector te verwisselen, waardoor aangesloten mobiele apparaten gegevens kunnen terugzenden naar de lichtbron voor een uplink. Een andere voorgestelde innovatie is de re-engineering van de multi-gekleurde RGB LED’s om gegevens te verzenden en ontvangen op een breder scala van signalen dan de enkelkleurige fosfor-gecoate witte LED’s.
Is There Really a Need to Replace WiFi?
Gezien de enorme toepassingen van het internet op de moderne technologie (en bijna alle fundamentele overheid en dagelijkse functies ophouden te bestaan zonder het), misschien is er echt een behoefte om te komen met verbeteringen aan de bestaande WiFi-technologie. Dit is te wijten aan de verschillende beperkingen van het gebruik van radiofrequenties als medium voor gegevensoverdracht. Deze beperkingen omvatten zijn beperkte dekking, veiligheidszorgen over connectiviteit, beperking van gebruik als gevolg van frequentie-interferentie, en congestie van netwerken.
Does LiFi Stand to Eliminate WiFi?
LiFi wordt gezien als een geschikt alternatief om alle beperkingen van WiFi voor datanetwerken te verzachten, of zelfs te elimineren. Velen zijn ook zo ver gegaan om LiFi als de toekomst van internetconnectiviteit te verklaren. Maar is dat echt zo? Maakt het een zaak om WiFi volledig te elimineren?
Om de verdiensten van LiFi te zien en te beantwoorden of het al dan niet WiFi moet vervangen, is het noodzakelijk dat enkele aspecten van deze twee technologieën worden vergeleken om te zien hoe ze tegen elkaar opwegen.
Snelheden van gegevensoverdracht
Tests uitgevoerd door pureLiFi, een bedrijf opgericht door LiFi-pionier Prof. Roland Haas, over een gecontroleerde omgeving, onthulden dat LiFi snelheden van meer dan 100 Gbps kan produceren. Sommige tests toonden zelfs aan dat het gegevens kan leveren tot 224 Gbps. Deze snelheden liggen duidelijk mijlen voor op die van WiFi, die momenteel op een maximum van 100 Mbps zit. Dit is te danken aan het feit dat het zichtbare lichtspectrum 1.000 keer groter is dan het RF-spectrum, dat slechts ongeveer 300 GHz bedraagt.
Energie-efficiëntie
In WiFi vereist de transmissie van gegevens twee radio’s voor de overdracht van radiogolven. Deze radio’s communiceren voortdurend met elkaar via RF-zenders die in de radio en een basisbandchip zijn geïnstalleerd, wat veel energie vergt alleen al om gegevenssignalen te onderscheiden van de ruis van verschillende andere apparaten die dezelfde radiofrequentie gebruiken. LiFi daarentegen maakt gebruik van LED-verlichting boven het hoofd als medium voor datatransmissie. Omdat er alleen een lichtbron en een fotodiode nodig zijn om de lichtsignalen te decoderen, vergt het hele proces van datatransmissie en communicatie minder totale energie. Bovendien worden LED-lampen gebruikt in tegenstelling tot andere soorten gloeilampen, waardoor het een efficiëntere lichtbron is.
Bereik
Omdat WiFi gebruik maakt van radiogolven als medium voor de overdracht van gegevens, kan het bogen op een groter bereik, aangezien WiFi-signalen afstanden tot 32 meter kunnen bereiken (hoewel de verbindingen op die afstanden vaak traag zijn). Dit komt doordat radiogolven door muren heen kunnen. Dit is misschien de grootste beperking voor LiFi, omdat zichtbaar licht niet door muren kan, waardoor het dekkingsgebied wordt beperkt tot kamers waar de LED-zender is geïnstalleerd.
Veiligheid
De beperkte dekking van LiFi kan ook worden gezien als een goede zaak, omdat het de netwerkbeveiliging verhoogt. Opnieuw, omdat LiFi-signalen niet door muren kunnen gaan, is de interferentie van krachten van buitenaf beperkt. Dit maakt het ook ideaal voor gebruik in gevoelige gebieden waar piraterij en hacking op afstand veel voorkomen. Als zodanig is het geschikt voor gebruik in gebieden die betrokken zijn bij onderzoek en ontwikkeling, financiën, defensie, en zelfs massatransport.
Gegevensdichtheid
Een van de grootste beperkingen van WiFi is zijn kwetsbaarheid in gebieden met een hoge congestie. De overdracht van gegevens binnen gebieden met een hoog volume van gebruikers neigt langzamer te zijn dan gebieden met lagere volumes van gebruikers. LiFi heeft daarentegen niet met dezelfde beperkingen te kampen en werkt in feite goed in zeer dichtbevolkte omgevingen. Vooral in gebieden waar veel lampen aanwezig zijn, kan LiFi nog steeds hoge snelheden produceren omdat elke VLC lichtbron dezelfde snelheid kan leveren, zelfs met meerdere gebruikers.
Conclusie
De voordelen die u kunt behalen met LiFi is immens. Dit wil niet afdoen aan het feit dat WiFi zeker heeft geholpen de kwaliteit van het leven exponentieel te verbeteren, aangezien het de weg heeft helpen vrijmaken voor snellere communicatie en de verbetering van zelfs de meest elementaire maatschappelijke functies. Het is echter bezweken onder veel verschillende factoren die ook de prestaties ervan hebben beïnvloed. Deze factoren omvatten congestie, gebruiksbeperkingen als gevolg van interferentie met andere functies, en bandbreedteverzadiging, wat de tekortkomingen van deze bestaande technologie duidelijk blootlegt.
De introductie van LiFi is zeker een welkome. Natuurlijk, met beperkingen in basisinfrastructuur, is de totale vervanging van WiFi ten gunste van LiFi bijna onmogelijk. Het is echter wel een levensvatbare optie die als alternatief kan worden gebruikt, vooral in gebieden die gevoelig zijn voor de heersende technologie.