Internet som det ser ut nu har blivit lika allestädes närvarande som inomhus VVS. Det har blivit så allestädes närvarande att vi fascineras av platser utan internetanslutning eller ens en WiFi-signal. Dessutom har det som tidigare betecknades som en form av lyx nu blivit en nödvändighet för att leva normalt i den moderna världen.
Internet har blivit så inbäddat i det moderna samhället att om hela internet slutar fungera kan resultatet bli katastrofalt eftersom en stor del av världens regeringar är beroende av internet för att kunna tillhandahålla grundläggande funktioner. Det är också att bortse från det faktum att moderna företag är starkt beroende av internet, inte bara som ett sätt att förvärva och göra affärer utan också för att utföra många olika dagliga uppgifter som är avgörande för företaget.
Med tanke på internets tyngd och rena betydelse fortsätter det att se en ökning av efterfrågan på dess användning, vilket i hög grad bidrar till nätverksöverbelastningar. Detta kräver nyare teknik för att möta denna växande efterfrågan och leverera bättre resultat. När man utforskar möjligheterna till alternativ är LiFi ett alternativ som kan ersätta den rådande WiFi-tekniken.
Definition av LiFi
Tecknet LiFi, som är en förkortning för Light Fidelity, myntades av en av pionjärerna inom tekniken, professor Harald Haas, under ett TEDx TALK år 2011. Det fick sitt namn efter föregångaren och den för närvarande rådande tekniken, WiFi, som står för Wireless Fidelity.
LiFi är en av de nyaste kommunikationsteknikerna som syftar till att förbättra den nuvarande tekniken genom att använda sig av kommunikation med synligt ljus i stället för radiovågor som används av WiFi. Införandet av LiFi tjänar faktiskt ett dubbelt syfte eftersom det syftar till att ge hushållen belysning över huvudet samt underlätta dataöverföring.
Införandet av LiFi presenterar ett nytt paradigm för optisk trådlös teknik eftersom det syftar till att tillhandahålla uppkoppling i en lokal miljö samtidigt som man avstår från att använda fiberoptiska kablar som överföringsmedium för ljus. Istället används LED-belysning som vanligtvis finns i hushållen som transportmedium. För närvarande kan tekniken uppnå en maximal dataöverföringshastighet på 224 gigabit per sekund – vilket motsvarar att ladda ner 18 HD-filmer varje sekund.
Hur fungerar LiFi?
LiFi använder synligt ljus via takbelysning för överföring av data. Detta är möjligt genom att använda ett VLC-system (Visible Light Communications) för dataöverföring. Ett VLC-system har två kvalificerande komponenter:
- Minst en anordning som innehåller en fotodiod för att ta emot ljussignaler, och
- En ljuskälla som är utrustad med en signalbehandlingsenhet för överföring av signaler.
VLC-ljuskällan kan vara i form av en lysrörslampa eller en lysdiod (LED). LED-lampor är dock den mest optimala VLC-ljuskällan, eftersom ett robust LiFi-system kräver extremt hög ljusflöde. Lysrörslampor avger ljus i ett mycket bredare band av våglängder, vilket gör den till en relativt sett mindre effektiv ljuskälla än LED. LED, å andra sidan, är en ljuskälla som avger ljus i ett mycket smalt band av våglängder, vilket gör den till en effektivare ljuskälla.
LED är också en halvledare, vilket innebär att den kan förstärka ljusintensiteten och växla snabbt. Detta är en viktig egenskap att leta efter i en VLC-ljuskälla eftersom LiFi förlitar sig på den konstanta strömmen av fotoner som sänds ut som synligt ljus för överföring av data. När strömmen till ljuskällan varieras långsamt dimmar ljuskällan upp och ner, vilket gör den olämplig som ljuskälla, inte för LiFi-systemet, utan som en anordning för hushållsbelysning. För att hitta en balans mellan VLC-ljuskällan och hushållsbelysning moduleras denna ström liksom den optiska utgången med extremt hög hastighet, vilket gör att den kan detekteras av fotodiodanordningen och omvandlas tillbaka till elektrisk ström, men inte kan uppfattas av det mänskliga ögat. När dessa signaler väl är mottagna och demodulerade kan de nu omvandlas till en kontinuerlig ström av binära data som innehåller videoklipp, bilder, ljud, text eller tillämpningar som lätt kan konsumeras på alla internetanslutna enheter.
Då LiFi-tekniken fortfarande befinner sig i sin relativa linda, finns det fortfarande mycket utrymme för växande innovation. En föreslagen innovation till den befintliga tekniken omfattar skapandet av ett dubbelriktat kommunikationssystem som liknar konventionellt bredband och WiFi. Detta kan göras genom att växla synligt ljus och infrarött ljus från en fotodetektor, vilket gör det möjligt för anslutna mobila enheter att skicka tillbaka data till ljuskällan för en uplink. En annan föreslagen innovation är att omarbeta de flerfärgade RGB-ljusdioderna så att de kan sända och ta emot data på ett bredare signalområde än de enfärgade fosforbelagda vita lysdioderna.
Integrerar man verkligen WiFi?
Med tanke på Internets enorma användningsområden inom modern teknik (och nästan alla grundläggande myndighets- och vardagsfunktioner upphör att existera utan det) kanske det verkligen finns ett behov av att komma fram till förbättringar av den befintliga WiFi-tekniken. Detta beror på de olika begränsningarna i dess användning av radiofrekvenser som dataöverföringsmedium. Dessa begränsningar omfattar begränsad täckning, säkerhetsproblem i samband med uppkoppling, begränsning av användningen på grund av frekvensstörningar och överbelastning av nätverken.
Har LiFi möjlighet att eliminera WiFi?
LiFi ses som ett lämpligt alternativ för att mildra, eller till och med eliminera, alla begränsningar av WiFi för datanätverk. Många har också gått så långt som att förklara LiFi som framtiden för internetuppkoppling. Men är det verkligen så? Är det ett argument för att WiFi måste elimineras helt och hållet?
För att se fördelarna med LiFi och svara på om den bör ersätta WiFi eller inte, är det nödvändigt att jämföra vissa aspekter av dessa två tekniker för att se hur de står sig mot varandra.
Dataöverföringshastigheter
Tester som utfördes av pureLiFi, ett företag som startades av LiFi-pionjären Prof. Roland Haas, i en kontrollerad miljö, avslöjade att LiFi kan ge hastigheter på över 100 Gbps. Vissa tester visade till och med att LiFi kan leverera data i upp till 224 Gbps. Dessa hastigheter är helt klart mycket högre än de hastigheter som produceras av WiFi, som för närvarande ligger på högst 100 Mbps. Detta beror på att det synliga ljusspektrumet är 1 000 gånger större än RF-spektrumet, som bara är cirka 300 GHz.
Energibesparing
I WiFi kräver överföringen av data att man har två radioapparater för överföring av radiovågor. Dessa radioapparater kommunicerar kontinuerligt med varandra genom RF-sändare som är installerade i radion och ett basbandchip, vilket tar mycket energi bara för att urskilja datasignaler från bruset från flera andra enheter som använder samma radiofrekvens. LiFi använder däremot LED-lampor som medium för dataöverföring. Eftersom det bara krävs en ljuskälla och en fotodiod för att avkoda ljussignalerna kräver hela processen för dataöverföring och kommunikation mindre energi. Dessutom används LED-lampor i stället för andra former av glödlampor, vilket gör det till en effektivare ljuskälla.
Täckning
Då WiFi använder sig av radiovågor som medium för dataöverföring har den en större täckning eftersom WiFi-signaler kan nå avstånd på upp till 32 meter (även om anslutningarna ofta är långsamma på de avstånden). Detta beror på att radiovågor kan passera genom väggar. Detta är kanske den största begränsningen för LiFi eftersom synligt ljus inte kan passera genom väggar, vilket begränsar täckningsområdet till rum där LED-sändaren är installerad.
Säkerhet
Den begränsade täckningen för LiFi kan också ses som en bra sak eftersom den ökar nätverkssäkerheten. Återigen, eftersom LiFi-signaler inte kan passera genom väggar är störningar från yttre krafter begränsade. Detta gör den också idealisk för användning i känsliga områden där piratkopiering och hackning på distans är vanligt förekommande. Som sådan är den lämplig för användning för områden som är involverade i forskning och utveckling, finans, försvar och till och med masstransporter.
Datatatäthet
En av de största begränsningarna för WiFi är dess sårbarhet i områden med hög överbelastning. Dataöverföringen inom områden med många användare tenderar att vara långsammare än inom områden med färre användare. LiFi omfattas däremot inte av samma begränsningar och fungerar faktiskt bra i mycket täta miljöer. Särskilt i områden med många glödlampor kan LiFi fortfarande ge höga hastigheter eftersom varje VLC-ljuskälla kan leverera samma hastighet, även med flera användare.
Slutsats
Fördelarna som du kan få av LiFi är enorma. Detta är inte för att bortse från det faktum att WiFi säkerligen har bidragit till att förbättra livskvaliteten exponentiellt eftersom det har hjälpt till att bana väg för snabbare kommunikation och förbättring av till och med de mest grundläggande samhällsfunktionerna. Den har dock dukat under för många olika faktorer som också har påverkat dess prestanda. Dessa faktorer inkluderar överbelastning, begränsningar i användningen på grund av interferens med andra funktioner och bandbreddsmättnad, vilket tydligt avslöjar bristerna i denna befintliga teknik.
Införandet av LiFi är verkligen välkommet. Med begränsningar i den grundläggande infrastrukturen är det naturligtvis näst intill omöjligt att helt ersätta WiFi till förmån för LiFi. Det är dock ett livskraftigt alternativ som kan användas som ett alternativ, särskilt i områden som är känsliga för den rådande tekniken.