Литиево-технологична технология (свръхбързи интернет за светодиоди): преглед, описание, устройство и перспективи

Li-Fi е нова технология за трансфер на данни, която ще промени радикално бизнеса в бъдеще, ще създаде възможности, които са станали зрели за употреба днес и се готви да се превърне в индустрия на милиарди долари до 2022 г. Понастоящем се работи за постигане на скорост от 1 Gbit / s, което ще позволи да се надхвърли производителността на ултра-бърз широколентов достъп.

Информационна светлина

Терминът Li-Fi е създаден от професор Харалд Хас и се отнася до метод за излъчване на информация чрез светлина, осигуряваща високоскоростна двупосочна мобилна връзка, подобна на Wi-Fi. Той може да се използва както за разтоварване на съществуващи мрежи, работещи на радиочестоти, така и за увеличаване на тяхната производителност.

За ултра бърза комуникация се използва видимата част от електромагнитния спектър. Това отличава тази технология от така установената форма на безжична комуникация, като Wi-Fi, в която се включват традиционните честоти.

При Li-Fi данните се предават чрез модулация интензивността на светлината, се получават от фотодетектора и сигналът се преобразува в електрически. Модулирането се извършва по такъв начин, че човешкото око не го възприема.

Технологията на високоскоростната оптична комуникация Li-Fi принадлежи към категорията на безжичните комуникации, която освен видимата светлина включва инфрачервена и ултравиолетова светлина. Уникалността му се състои в използването на съществуващи осветителни мрежи.

Li Fi - ултра-бърз интернет на светодиоди

Когато се използва постоянен ток към светодиодната лампа, тя излъчва стабилен поток от фотони с видима светлина. Когато токът се намалява или се увеличава, яркостта на сиянието също се променя. Тъй като светодиодните крушки са полупроводникови устройства, токовият и следователно оптичният изход могат да бъдат модулирани при много висока скорост. Тя може да бъде приета от фотоклетка и да се превърне обратно в електрически ток. Модулацията на яркостта е невидима за човешкото око и е също толкова удобна, колкото и радиото. Използвайки тази техника, LED лампата може да предава информация с висока скорост.

Радиочестотната комуникация изисква наличието на електрически вериги, антени и сложни приемници, докато технологията Li-Fi е много по-опростена. Използва техники за директна модулация, подобни на тези, използвани в евтини инфрачервени комуникационни устройства - дистанционни управления. Използването на инфрачервена комуникация е ограничено поради изискванията на стандартите за санитарна безопасност на очите, докато светодиодните лампи имат висока интензивност на луминисценция и демонстрират значителна скорост на работа.

Светлина или радио?

Li-Fi може да превърне лампа в безжична точка за достъп по аналогия с Wi-Fi рутер.

В традиционната връзка се използват радиочестоти, но броят им е много ограничен. Устройствата - компютри, лаптопи, принтери, интелигентни телевизори, смартфони и таблети - трябва да се състезават пропускателна способност. Появата на все по-голям брой неща, използващи Wi-Fi, като хладилници, часовници, камери, мобилни телефони, е причина за забавяния и намаление на скоростта на предаване на данни. Технологията Li-Fi използва честоти на светлинни вълни, които са 10 000 пъти по-големи от радиочестотите.

Радио вълните създават електромагнитни смущения, които пречат на работата на устройства и оборудване на самолети, болници и потенциално опасни в такива отрасли като ядрената енергетика, пробиване на нефтени и газови кладенци. Li-Fi използва светлина, която е естествено безопасна и не създава електромагнитни смущения.

Радио вълните преминават през стени и тавани. Светлината не е така. Това е разликата в защитата на данните между Wi-Fi и Li-Fi. Хакерът извън сградата може да се свърже с радио мрежата в него. Данните, предавани чрез Li-Fi, са достъпни само когато лампите са блестящи.

Стандартният Wi-Fi 802.11a / g осигурява скорост на предаване до 54 Mbps и тази стойност може да се увеличи до 1 Gb / s. Университетът в Единбург вече е постигнал 3 Gbit / s в монохромен. Един пълен цветен RGB LED може да предава до 9 Gb / s.

Интернет от електрическа крушка Li-Fi

Развитието на тази технология допринесе за рязко увеличаване на използването на светодиоди за осветление.

Li-Fi е идеално подходящ за сваляне на видео и аудио, предаване на живо и т.н. Тези задачи правят високи изисквания към честотната лента на входните канали, но изискват минимална изходяща мощност. Така се освобождава по-голямата част от интернет трафика на съществуващите радиочестотни канали, разширявайки възможностите за клетъчна комуникация и Wi-Fi.

Светлият интернет Li-Fi се използва в различни области:

• Освобождаване от радиочестоти: върховите натоварвания на клетъчните мрежи могат да бъдат прехвърлени на Li-Fi. Това е особено ефективно по входящите комуникационни канали, където най-често се срещат пречки.
• Интелигентно осветление: всяко частно или обществено осветление, включително улично осветление, може да се използва като Li-Fi точки за достъп със същата комуникационна инфраструктура и сензори.
• Мобилните връзки: лаптопи, смартфони, таблети и други мобилни устройства могат да се свързват директно с Li-Fi. Краткото разстояние осигурява отлична и сигурна комуникация.
• Опасна продукция: Li-Fi технологията е безопасна алтернатива на електромагнитните смущения от радиочестотните комуникации в съоръжения като мините и нефтохимическите предприятия.
• Медицина и здравеопазване: светлината не създава електромагнитни смущения и следователно не пречи на медицинското оборудване и също така не е засегната от скенери за ЯМР.
• Авиация: Li-Fi може да се използва за намаляване на теглото, намаляване на дължината на окабеляването и увеличаване на гъвкавостта при разполагане на оборудването на пътниците в отделението за пътници, където вече са монтирани осветителните тела. Развлекателната система на борда може да се поддържа и взаимодейства с мобилните устройства на пътниците.
• Комуникация под вода: поради силното поглъщане на сигнала, използването на радиочестоти във водата не е практично. Акустичните вълни имат много ниска производителност и нарушават морските животни. Li-Fi технологията предоставя решение за комуникация на къси разстояния.
• Превозни средства и транспорт: вече се произвеждат фарове, стопове, улични светлини, знаци и светофари, които използват LED-лампи. Това дава възможност за комуникация между автомобилите и пътната инфраструктура в системите за безопасност и управление на трафика.
• Високопрецизни местни информационни услуги, като например рекламиране и навигация, които ви позволяват да получавате информация, свързана с определено място и час.
• Играчки: светодиодите се използват в много играчки, които могат да се използват за евтина комуникация между интерактивните играчки.

Прототип за разработчици

Li-1 позволява на потребителите бързо да разработват и тестват Li-Fi приложения. Устройството поддържа комуникация с пълен дуплекс с пропускателна способност от 11,5 Mbps на разстояние до 3 м, като същевременно осигурява достатъчно осветление на работния плот. Работната дистанция зависи само от силата на източника на светлина. Устройството предлага проста безопасна безжична връзка към мрежата, съчетано със светодиодни лампи.

Li-1 беше създаден като база за пилотни проекти на разработчици на Li-Fi.

Първият търговски продукт

Li-Flame бе демонстрирана публично на мобилния световен конгрес в Барселона през март 2016 г. Устройството представлява следващото поколение от първата високоскоростна безжична мрежа в света, базирана на видима светлина. Технологията Li-Flame поддържа значително по-висока плътност на данните от най-добрите Wi-Fi решения и нейната присъща сигурност ще премахне нежелания външен вход. В допълнение, комбинацията от осветление и безжична комуникация значително улеснява инфраструктурата и намалява консумацията на енергия.

Li-Flame предвижда:

• половин дуплексна комуникация 10 Mbit / s на разстояние до 3 м със стандартни осветителни тела;
• пълна мобилност (преносим настолен модул с автономно захранване) с висока скорост на предаване на данни поради стегнато инсталиране на точки за достъп Li-Fi;
• сигурна безжична комуникация в помещенията, която елиминира риска от изтичане на сигнал;
• многопотребителски точки за достъп, осигуряващи по-голяма честотна лента за всеки потребител;
• осигуряване на безжична комуникация в среди, където радиочестотите са нежелани или недостъпни;
• гъвкавост при проектирането на комуникационни мрежи;
• разширяване на обхвата на безжичните приложения;
• икономия на осветление и телекомуникационно оборудване поради използването на една инфраструктура.

Таванна единица:

• Данните и захранването се доставят чрез стандартен Ethernet порт.
• Лесна инсталация.
• Свързва се със светодиодното осветление, формиращо топоразмери.
• Множествен достъп.
• Гладък преход между точките за достъп.

Частичка за маса:

• Свържете се с клиентското устройство чрез USB порта.
• 10 Mbit / s инфрачервена връзка към тавана.
• Въртящата се глава на трансивъра може да бъде регулирана от потребителя.
• Батерия захранвана и преносима.

Най-бързият, най-малкият и най-защитеният

LiFi-X е развитието на системата Li-Flame. Тя ви позволява да разгърнете пълна мрежа и, за разлика от съществуващите продукти, да поддържате множествен достъп, роуминг, пълна мобилност и също така е лесна за използване. От предишната версия се различава пълната двустранна комуникация със скорост 40 Mbit / s както в изходящите, така и входящите посоки, както и пълната мобилност, осигурена от преносимата USB-станция.

Точка за достъп LiFi-X:

• Поддръжка на енергия чрез PoE или PLC.
• Лесна инсталация.
• Свързване към светодиодни лампи за образуване на ато-клетки.
• Множествен достъп.
• Гладко превключване между точките за достъп.

Станция LiFi-X:

• USB 2.0.

литература

Книгите на технологията Li-Fi, въпреки новостите, не са необичайни, но повечето от тях не се превеждат на руски език. Ето само някои от тях:

• Арнон, Шломи. Видима светлинна комуникация. Cambridge, Обединено кралство: Cambridge University Press, 2015. Печат.
• Димитров, Свилен и Харалд Хас. Принципи на LED осветление: към мрежово Li-Fi. Кеймбридж: Cambridge University Press, 2015. Печат.
• Ghassemlooy, Zabih, W Popoola и S Rajbhandari. Оптична безжична комуникационна система и модулиране на канали с MATLAB. Бока Ратон, Флорида: CRC Press, 2013. Печат.

Книгите са достъпни в онлайн магазина Amazon.