ИССЛЕДОВАНИЕ ВЫСОКОСКОРОСТНОЙ БЕСПРОВОДНОЙ КОММУНИКАЦИОННОЙ ТЕХНОЛОГИИ LI-FI

Исследование высокоскоростной беспроводной коммуникационной технологии Li-Fi

Никитин Вячеслав Олегович

Мешкова О.В.., руководитель, преподаватель

Чебоксарский электромеханический колледж

"Li-fi" - это новая технология (аббревиатура в названии составлена, по аналогии с широко известными Hi-fi и Wi-fi, из английских слов "light" - "свет" и "fidelity" - "точность"), обещающая надежный и дешевый способ подключения к интернету практически из любого места с помощью специальных светодиодов.

Технология под названием Li-Fi, разработкой которой ученые занимаются уже четыре года, передает информацию с помощью LED-светодиодов, которые мерцают на уровне наносекунд, что делает процесс незаметным для человеческого глаза. В 2011 году ученым удалось добиться ошеломительной скорости в 224 Гб/с. Однако в домашнем использовании без громоздких устройств Li-Fi может передавать около 1 Гб/с.

Использование света в качестве несущей имеет преимущества перед радиоволнами:

- во-первых, выгода в энергопотреблении: в радиомодемах КПД не превышает 5%, большая часть энергии уходит в тепло;

- во-вторых, теоретически светом можно передавать информацию на гораздо большей скорости, чем по радио, просто за счет меньшей длины волны;

- в третьих, лампочки можно использовать в больницах, да и в густонаселенном городе хотспоты не будут интерферировать друг с другом, как WiFi.

Принцип работы Li-Fi сводится к изменению параметров свечения светодиодных ламп (LED) с очень высокой скоростью. Этим процессом управляет специальный микрочип, кодирующий таким образом информацию. Для регистрации световых пучков применяется особый фотодетектор, осуществляющий обратное преобразование данных. Связь через видимый свет (VLC) использует сверхскоростные импульсы света для передачи информации, которые остаются незаметными для человеческих глаз. Оптические беспроводные технологии, которые иногда называют АОЛС, а в последнее время - Li-Fi, предлагают совершенно новый подход к беспроводным технологиям с точки зрения скорости передачи данных, гибкости и комфортности эксплуатации. Принцип работы технологии Li-Fi показан на рисунке 1.

Сердце Li-Fi технологии - светодиоды высокой яркости (см. рисунок 2). Светодиоды включаются/выключаются мгновенно, т.к. рабочая скорость светодиода менее 1 мкс - незаметная для человеческого глаза, потому для человека будет казаться, будто свет работает постоянно. Это невидимое включение/выключение позволяет передавать данные с использованием двоичного кода. Включение - логическая «1», выключение - логический «0». Такой принцип позволяет кодировать данные в свете путем изменения скорости мерцания светодиода.

рисунок 1 - Принцип работы технологии Li-Fi

Модуляция происходит настолько быстро, что человеческий глаз не успевает ее заметить. Фотоприемник получает сигнал и преобразует его обратно в исходные данные. Этот метод использования быстрых импульсов света для передачи информации с помощью беспроводных технологий относится к АОЛС, ее высокий потенциал позволяет конкурировать с технологией Wi-Fi.

рисунок 2 - Светодиоды высокой яркости

Приведем сравнительную характеристику технологий Li-Fi и Wi-Fi ( см. таблица 1.).

Таблица 1 - Сравнение технологий Li Fi и Wi Fi

Низкая * Средняя** Высокая***.

Li-Fi является быстрой и дешевой версией Wi-Fi, которая работает в видимом диапазоне длин волн. Передача данных с использованием видимого света осуществляется от 400 ТГц (780нм) и 800 ТГц (350нм) - одновременно в качестве оптического носителя данных и освещения помещения. Видимый свет не вреден для зрения. Поскольку объем использования Wi-Fi и количество точек доступа к интернету, и рост объема облачных вычислений быстро растет, надежность подключения снижается из-за взаимных помех. Скорость и безопасность передачи данных также под угрозой. Эта технология уязвима для хакеров, т.к. легко проникает сквозь стены. Технология Li-Fi позволит обойти вышеперечисленные недостатки. Она сравнима с инфракрасными пультами дистанционного управления, которые посылают данные через светодиодные лампочки, которые работают незаметно для человеческого глаза. В ближайшем будущем мы можем увидеть данные, которые в реальном времени передаются на ноутбуки, смартфоны и планшеты.

Технология Li-Fi использует полупроводниковые приборы со светодиодными лампочками, которые способны передавать двоичные сигналы с помощью крошечных изменений амплитуды. Использование этой инновационной технологии позволяет передавать от 10000 до 20000 бит в секунду, данные могут быть переданы одновременно в параллельном режиме с использованием уникальной технологии обработки сигнала и специальной модуляции.

Преимущества технологии Li-Fi:

1. Высокая скорость передачи данных, 500 Мбайт/с или 30 Гбайт/мин.

2. Использование света, а не радиочастотных сигналов.

3. Безопасное использование в самолетах.

4. Использование в медицинских устройствах и больницах в целом, т.к. эта технология не имеет дело с радиоволнами, поэтому она может быть использована в таких местах, где Bluetooth, ИК-порт, Wi-Fi и интернет запрещены.

5. Под водой в море Wi-Fi не работает, но Li-Fi может обеспечить передачу данных на некоторое расстояние. Около 19 млрд лампочек по всему миру, они просто должны быть заменены светодиодными, которые передают данные.

6. Информационная безопасность - еще одно главное преимущество, т.к. свет не приникает сквозь стены.

7. На улицах для управления движением. Автомобили оснащены светодиодными фарами, освещение на базе светодиодов поможет еще «общаться» машинам между собой для предотвращения ДТП. Светофор так же может «общаться» с машинами и т.д.

8. Реализуя технологию во всем мире каждый уличный фонарь будет являться бесплатной точкой доступа в Интернет.Li-Fi решит вопрос с нехваткой пропускной способности радиочастот.

Недостатком технологии Li-Fi является то, что передача данных может осуществляться только в пределах прямой видимости.

В заключении можно сказать, что новая технология Li Fi может оказаться в ближайшем будущем самым экологичным и экономичным способом передачи информации. В ближайшие три-четыре года, основываясь на успехе пилотных проектов, технология Li-Fi сможет получить широкое распространение. Остается решить, как быть тем пользователям, кто захочет пользоваться высокоскоростным интернетом не только при свете ламп, но и в темноте.