Internet w obecnej formie stał się tak wszechobecny jak instalacja wodno-kanalizacyjna. Stał się tak wszechobecny, że fascynują nas miejsca, w których nie ma połączenia z Internetem, a nawet sygnału WiFi. Ponadto, co kiedyś było oznakowane jako forma luksusu stał się teraz koniecznością, aby żyć normalnie w nowoczesnym świecie.
Internet stał się tak zakorzenione w nowoczesnym społeczeństwie, że jeśli cały internet przestanie działać, wyniki mogą być katastrofalne, jak większość rządów na świecie są uzależnione od Internetu w celu zapewnienia podstawowych funkcji. To jest również dyskontowanie faktu, że nowoczesne firmy polegają na Internecie nie tylko jako środek do pozyskiwania i prowadzenia działalności gospodarczej, ale także do wykonywania wielu różnych codziennych zadań, które są kluczowe dla firmy.
Given powagi i samej wagi Internetu, to nadal zobaczyć wzrost popytu na jego wykorzystanie, przyczyniając się znacznie do przeciążenia sieci. Wymaga to nowszych technologii w celu zaspokojenia tego rosnącego popytu i dostarczania lepszych wyników. Badając możliwości alternatyw, jedną z takich alternatyw stukniętych w celu zastąpienia panującej technologii WiFi jest LiFi.
Definiowanie LiFi
Termin LiFi, który jest skrótem od Light Fidelity, został ukuty przez jednego z pionierów w technologii, profesora Haralda Haasa podczas TEDx TALK w roku 2011. Został nazwany po swoim poprzedniku, a obecnie panującej technologii, WiFi, co oznacza Wireless Fidelity.
LiFi jest jedną z najnowszych technologii komunikacyjnych, które mają na celu poprawę obecnej technologii poprzez wykorzystanie światła widzialnego komunikacji w przeciwieństwie do fal radiowych używanych przez WiFi. Jej wprowadzenie faktycznie służy podwójnemu celowi, ponieważ ma na celu zapewnienie napowietrznego oświetlenia gospodarstwom domowym, jak również ułatwienie transferu danych.
Wprowadzenie LiFi przedstawia nowy paradygmat dla optycznej technologii bezprzewodowej, ponieważ ma na celu zapewnienie łączności w zlokalizowanym środowisku, rezygnując z wykorzystania kabli światłowodowych jako medium transferowego dla światła. Zamiast tego, jako medium transportowe wykorzystuje napowietrzne oświetlenie LED powszechnie spotykane w gospodarstwach domowych. Obecnie technologia ta jest w stanie osiągnąć maksymalną prędkość transferu danych 224 gigabitów na sekundę – odpowiednik pobierania 18 filmów HD co sekundę.
Jak działa LiFi?
LiFi wykorzystuje światło widzialne poprzez napowietrzne oświetlenie do transmisji danych. Jest to możliwe dzięki wykorzystaniu systemu Visible Light Communications (VLC) do transmisji danych. System VLC ma dwa kwalifikujące się elementy:
- Przynajmniej jedno urządzenie zawierające fotodiodę w celu odbierania sygnałów świetlnych; oraz
- Źródło światła wyposażone w jednostkę przetwarzania sygnału do transmisji sygnałów.
Źródło światła VLC może mieć postać żarówki fluorescencyjnej lub diody elektroluminescencyjnej (LED). Żarówki LED są jednak najbardziej optymalnym źródłem światła VLC, ponieważ solidny system LiFi wymaga bardzo wysokiego natężenia światła. Żarówki fluorescencyjne emitują światło w znacznie szerszym paśmie długości fal, co sprawia, że jest to stosunkowo mniej wydajne źródło światła niż LED. LED, z drugiej strony, jest źródłem światła, które emituje światło w bardzo wąskim paśmie długości fal, co czyni go bardziej wydajnym źródłem światła.
LED jest również półprzewodnikiem, co oznacza, że może wzmacniać intensywność światła i szybko się przełączać. Jest to ważna cecha, której należy szukać w źródle światła VLC, ponieważ LiFi opiera się na stałym strumieniu fotonów emitowanych jako światło widzialne do przesyłania danych. Gdy prąd przyłożony do źródła światła zmienia się powoli, źródło światła ściemnia się w górę i w dół, co sprawia, że nie nadaje się ono jako źródło światła, nie dla systemu LiFi, ale jako urządzenie do oświetlenia domu. Aby osiągnąć równowagę pomiędzy źródłem światła VLC a oświetleniem domowym, prąd ten, jak również wyjście optyczne jest modulowane z bardzo dużą prędkością, dzięki czemu jest wykrywalne przez urządzenie fotodiodowe i przekształcane z powrotem w prąd elektryczny, ale niewyczuwalne przez ludzkie oko. Gdy sygnały te są odbierane i demodulowane, mogą być teraz przekształcane w ciągły strumień danych binarnych, które zawierają filmy, obrazy, audio, tekst lub aplikacje, które są łatwo konsumowane na każdym urządzeniu z dostępem do Internetu.
Ponieważ technologia LiFi jest wciąż w powijakach, wciąż jest wiele miejsca na rosnące innowacje. Jedna z proponowanych innowacji do istniejącej technologii obejmuje stworzenie dwukierunkowego systemu komunikacyjnego podobnego do konwencjonalnego łącza szerokopasmowego i WiFi. Można to zrobić poprzez zamianę światła widzialnego i podczerwonego z fotodetektora, umożliwiając podłączonym urządzeniom mobilnym wysyłanie danych do źródła światła w celu ich przesłania. Inną proponowaną innowacją jest ponowne zaprojektowanie wielokolorowych diod LED RGB w celu wysyłania i odbierania danych w szerszym zakresie sygnałów niż jednokolorowe białe diody LED pokryte fosforem.
Is There Really a Need to Replace WiFi?
Rozważając rozległe zastosowania Internetu w nowoczesnej technologii (i prawie wszystkie podstawowe funkcje rządowe i codzienne przestają istnieć bez niego), być może naprawdę istnieje potrzeba wymyślenia ulepszeń istniejącej technologii WiFi. Wynika to z różnych ograniczeń w jego wykorzystania częstotliwości radiowych jako medium do przesyłania danych. Ograniczenia te obejmują ograniczony zasięg, obawy dotyczące bezpieczeństwa w zakresie łączności, ograniczenie stosowania ze względu na zakłócenia częstotliwości oraz przeciążenie sieci.
Czy LiFi ma na celu wyeliminowanie WiFi?
LiFi jest postrzegane jako odpowiednia alternatywa w celu złagodzenia, a nawet wyeliminowania wszystkich ograniczeń WiFi dla sieci danych. Wielu posunęło się również do ogłoszenia LiFi jako przyszłości łączności internetowej. Ale czy tak jest naprawdę? Czy stanowi argument za całkowitym wyeliminowaniem WiFi?
Aby poznać zalety LiFi i odpowiedzieć na pytanie, czy powinno ono zastąpić WiFi, konieczne jest porównanie niektórych aspektów tych dwóch technologii, aby zobaczyć, jak wypadają one na tle siebie.
Szybkość transmisji danych
Testy przeprowadzone przez pureLiFi, firmę założoną przez pioniera LiFi, prof. Rolanda Haasa, w kontrolowanym środowisku, ujawniły, że LiFi osiąga prędkości ponad 100 Gbps. Niektóre testy wykazały nawet, że może ono dostarczać dane z prędkością do 224 Gbps. Prędkości te wyraźnie przewyższają te wytwarzane przez WiFi, które obecnie osiągają maksymalnie 100 Mbps. Wynika to z faktu, że widmo światła widzialnego jest 1000 razy większe niż widmo RF, które jest tylko około 300 GHz.
Efektywność energetyczna
W WiFi, transmisja danych wymaga posiadania dwóch radioodbiorników do transmisji fal radiowych. Radia te komunikują się ze sobą w sposób ciągły za pomocą nadajników RF zainstalowanych w radiu i chipie baseband, który pobiera dużo energii tylko po to, aby odróżnić sygnały danych od szumu z kilku innych urządzeń korzystających z tej samej częstotliwości radiowej. W przeciwieństwie do tego, LiFi wykorzystuje napowietrzne światła LED jako medium do transmisji danych. Ponieważ potrzebne jest tylko źródło światła i fotodioda do dekodowania sygnałów świetlnych, cały proces transmisji danych i komunikacji wymaga mniej energii. Plus, światła LED są używane w przeciwieństwie do innych form żarówek, dzięki czemu jest to bardziej wydajne źródło światła.
Objęcie
Ponieważ WiFi wykorzystuje fale radiowe jako medium do przesyłania danych, może pochwalić się szerszym zakresem objęcia, ponieważ sygnały WiFi mogą osiągać odległości do 32 metrów (chociaż połączenia są często powolne przy tych odległościach). Jest to spowodowane tym, że fale radiowe są w stanie przejść przez ściany. Jest to prawdopodobnie największe ograniczenie dla LiFi, ponieważ światło widzialne nie może przechodzić przez ściany, ograniczając obszar pokrycia do pomieszczeń, w których zainstalowany jest nadajnik LED.
Bezpieczeństwo
Ograniczony zasięg LiFi może być również postrzegany jako dobra rzecz, ponieważ zwiększa bezpieczeństwo sieci. Ponownie, ponieważ sygnały LiFi nie mogą przechodzić przez ściany, ingerencja sił zewnętrznych jest ograniczona. To również czyni go idealnym do stosowania w obszarach wrażliwych, gdzie zdalne piractwo i hakerstwo jest powszechne. Jako takie, nadaje się do wykorzystania w obszarach zaangażowanych w badania i rozwój, finanse, obronę, a nawet transport masowy.
Gęstość danych
Jednym z największych ograniczeń WiFi jest jego podatność w obszarach o dużym zagęszczeniu. Transfer danych w obszarach o dużej liczbie użytkowników jest zazwyczaj wolniejszy niż w obszarach o mniejszej liczbie użytkowników. Z drugiej strony, LiFi nie podlega tym samym ograniczeniom i w rzeczywistości działa dobrze w bardzo gęstych środowiskach. Szczególnie w obszarach, gdzie jest wiele żarówek, LiFi może nadal produkować wysokie prędkości, ponieważ każde źródło światła VLC może dostarczyć tę samą prędkość, nawet z wieloma użytkownikami.
Konkluzja
Korzyści, które można uzyskać z LiFi są ogromne. To nie jest, aby dyskontować fakt, że WiFi z pewnością pomógł poprawić jakość życia wykładniczo, jak to pomogło utorować drogę do szybszej komunikacji i poprawy nawet najbardziej podstawowych funkcji społecznych. Uległo ono jednak wielu różnym czynnikom, które również wpłynęły na jego wydajność. Czynniki te obejmują zatłoczenie, ograniczenia w użyciu ze względu na zakłócenia innych funkcji i nasycenie przepustowości, co wyraźnie odsłania niedociągnięcia tej istniejącej technologii.
Wprowadzenie LiFi jest z pewnością mile widziane. Oczywiście, z ograniczeniami w podstawowej infrastrukturze, całkowite zastąpienie WiFi na rzecz LiFi jest prawie niemożliwe. Jednak to, co przedstawia jest realna opcja, która może być używana jako alternatywa, zwłaszcza w obszarach, które są wrażliwe na dominującej technologii.
.