Евгений Васильев
Руки у меня золотые, да вот только растут они не из того места

Что такое Li-Fi: принципы работы, возможности и перспективы

Что такое Li-Fi: принципы работы, возможности и перспективы
Что такое Li-Fi: интернет от лампочки © The Massage Advancer

Помните, лет 15 назад телефоны массово оснащались инфракрасным портом? Он активно использовался для обмена музыкой, изображениями, контактами и другими данными. Картинка двух «Сименсов», лежащих «валетом», окошками ИК-портов друг к другу, способна вызвать у многих ностальгические чувства.

ИК-порт был медленным и недальнобойным, поэтому сейчас он если и используется – то лишь в роли пульта для телевизоров. Но представьте нечто подобное, только с радиусом действия по всей комнате, и скоростями в несколько гигабит на секунду. Именно такие возможности предлагает Li-Fi.

Li-Fi (названа по аналогии с Wi-Fi) – это технология передачи данных, использующая в качестве канала световое излучение. Отличие ее от ИК-порта заключается в использовании не инфракрасного, а видимого света. Если в ИК-связи используются волны длиной 800-2000 нм, то в Li-Fi – 400-800 нм, заметные глазу. Для сравнения, длина радиоволны Wi-Fi – 6-12 см, то есть в тысячи раз больше.

Схема волн света: цветной участок - диапазон работы Li-Fi (видимый свет), слева - ИК-излучение © Miss Sews-it-all
Схема волн света: цветной участок - диапазон работы Li-Fi (видимый свет), слева - ИК-излучение © Miss Sews-it-all

Чем короче волна – тем выше частота, а чем выше частота – тем больше данных можно передать за единицу времени. Поэтому Li-Fi теоретически сможет обеспечивать скорость до десятков и сотен гигабит в секунду (против чуть более 1 Гбит/с у самого быстрого Wi-Fi).

Как работает Li-Fi

Система Li-Fi состоит из двух основных частей: передатчика и приемника. В качестве первого используется источник видимого белого света, второго – чувствительный фотосенсор, улавливающий незначительные изменения в освещении. Источник сигнала излучает свет, который имеет мерцания. Сенсор улавливает их и преобразует в поток цифровых «нулей» и «единиц». Для организации двусторонней связи каждое из устройств оснащается обоими компонентами.

На практике связь Li-Fi выглядит просто. В роли передатчика (аналог роутера) выступает светодиодная лампочка, модулирующая свет путем мерцаний. Компьютер, смартфон или иное устройство оснащается специальным датчиком освещения, способным эти мерцания распознать. Скорость этих мерцаний столь высока, что человек их не замечает. Полученные мерцания преобразуются обратно в цифровые «нули» и «единицы».

Лампа и светит, и передает данные © Mediasat
Лампа и светит, и передает данные © Mediasat

Обратная связь организуется схожим образом: лампа оснащается фотосенсором, а смартфон или компьютер передает данные посредством столь же скоростных мерцаний подсветки экрана или специального диода. В устройствах без дисплея (роутер, медиацентр, принтер и т.д.) для этих целей может использоваться специальный светодиод на корпусе.

Перспективы Li-Fi

Для связи Li-Fi сетей с внешним миром могут использоваться оптоволоконные линии, которые способны обеспечивать скорость связи до нескольких терабит в секунду. Таким образом, используя технологию, можно добиться практически бесшовной связи с мгновенным откликом. Канал между удаленным хранилищем (облаком) и пользовательским устройством будет ограничен скоростью дисков, а не интернета.

Применяя Li-Fi, можно организовать скоростную связь там, где использовать радиосигнал невозможно в силу засоренности эфира или иных причин. При этом сигнал остается в рамках помещения (стены свет не пропускают), что важно в плане информационной безопасности.

Локальные сети, использующиеся для передачи секретной информации, невозможно взломать и перехватить, не проникнув на сам режимный объект. Такая особенность Li-Fi точно понравится военным, правоохранителям и прочим силовым структурам. В бизнесе и промышленности она тоже будет полезной.

Пара ложек дегтя

Перспективы Li-Fi выглядят интересно, но на практике все не столь радужно. Некоторые ограничения способны перечеркнуть достоинства оптического соединения посредством этой технологии.

Одной из сложностей реализации Li-Fi является потребность в разделении световых потоков. Устройства должны различать сигнал от передатчика и свое собственное излучение, отраженное от стен и иных объектов. Эта проблема решаема (она ведь свойственна и радиосигналу), но она мешает добиться максимальных теоретических скоростей (нескольких Тбит/с).

Более серьезной является проблема стороннего света. Светодиодные лампы в помещении обычно дают освещенность 50-500 лк (люкс), тогда как пасмурным днем на улице – 1000 лк, а в солнечный полдень – до 100000 лк. Проникая через окна, солнечный свет способен напрочь заглушить сигнал Li-Fi в помещении. Бороться с этим можно, используя жалюзи на окнах и постоянное искусственное освещение, но днем на улице организовать связь Li-Fi невозможно.

Организовать Li-Fi на улице можно лишь яркими фонарями, но солнце может перебить и их © www.nextlifi.com
Организовать Li-Fi на улице можно лишь яркими фонарями, но солнце может перебить и их © www.nextlifi.com

Наконец, сложности реализации Li-Fi связаны с мобильностью современной электроники. Для поддержания соединения устройства должны находиться в постоянной видимости, а смартфон в руках не всегда «смотрит» экраном на светильник на потолке. Следовательно, для реализации связи нужно переосмысливать концепцию искусственного освещения, переходя от нескольких люстр и светильников – на точечные LED-лампы, встраиваемые в потолки и стены.

Любители посидеть в темноте (например, перед сном глянуть пару видео на смартфоне или почитать книгу) тоже могут быть не удовлетворены Li-Fi. Ведь для его использования надо, чтобы освещение в комнате было, пусть и не очень интенсивное.

Для использования Li-Fi нужен хотя бы ночник © The Daily Dot
Для использования Li-Fi нужен хотя бы ночник © The Daily Dot

Все эти нюансы делают Li-Fi технологией хоть и перспективной, но не универсальной. С одной стороны, она способна обеспечить высокие скорости связи, защищенность локального соединения, и может использоваться там, где радиосигнал нормально не работает. Но с другой стороны – Li-Fi непригоден к уличному применению, нуждается в затенении помещений днем, требует использования более сложных схем освещения.

Плюсы Li-Fi позволяют сделать вывод, что технология продолжит развиваться и уже через несколько лет устройства с ее поддержкой поступят на рынок. Однако заменой Wi-Fi ей стать, однозначно, не суждено. Мобильные устройства продолжат активно использовать радиосигнал.

А как вы думаете, что ждет Li-Fi в перспективе? Найдет ли она массовое применения, и если да, когда это может случиться?