Li-Fi

Tehnoloogia üksikasjad

Wi-Fi-ga sarnanevaks kiireks võrgustatud sideks kasutatakse selles tehnoloogias andmete edastajatena valgusdioode (LED-e),. Nii kantakse üle palju rohkem informatsiooni võrreldes raadiosagedustel põhinevate tehnoloogiatega.
Li-Fi turule prognoositi aastateks 2013–2018 82% kasvu aastas, seega pidanuks selle maht aastal 2018 olema üle 6 miljardi USD.
Side nähtava valguse kaudu töötab, nii et LED-i lülitatakse sisse ja välja väga kiiresti, et isegi inimese silm ei suuda sellest aru saada. Kuigi LED-id peavad töötama, et andmeid üle kanda, saab neid tuhmistada alla inimese nägemisvõime. Kuna valguslained ei suuda läbistada seinu, siis on Li-Fil lühem ulatus kui Wi-Fil, aga selle eest on sama põhjuse tõttu ka kindlam. Valgus ei pea vastuvõtjale langema otse LED-ilt, vaid võib ka põrgata seintelt – nii on saavutatud kiirusi kuni 70 Mbit/s.
Li-Fi eeliseks on kasulikkus elektromagnetiliselt tundlikes kohtades, näiteks lennukikabiinides, haiglates ja tuumaenergiajaamades, põhjustamata elektromagnetilist interferentsi.
Nii Wi-Fi kui ka Li-Fi edastavad andmeid üle elektromagnetilise spektri, kuid seal, kus Wi-Fi kasutab raadiolained, kasutab Li-Fi nähtavat valgust. Kuigi Ameerika Ühendriikide Föderaalne Sidekomisjon on hoiatanud võimalikust spektrikriisist, sest Wi-Fi on lähedal täielikule mahutavusele, siis Li-Fi mahutavusel ei ole peaaegu üldse piiranguid. Nähtava valguse spekter on 10 000 korda suurem kui kogu raadiosageduste spekter. Uurijad on saavutanud andmesidekiirusi, mis ületavad 10 Gbit/s, mis on tunduvalt kiirem kui tüüpiline lairiba aastal 2016. Eeldatakse, et Li-Fi saab olema kümme korda odavam kui Wi-Fi. Võimalikud puudused on lühike ulatus, väike töökindlus ja kõrge paigaldushind.
PureLifi esitles esimest kaubanduslikult kättesaadavat Li-Fi süsteemi, Li-1st, 2014. aastal Barcelonas toimunud mobiilimessil Mobile World Congress (MWC).
Bg-Fi on Li-Fi süsteem, mis koosneb mobiilse seadme rakendusest ja lihtsast tarbekaubast, nagu nutistu (IoT) seade, millel on värviandur, mikrokontroller ja manustarkvara. Valgus mobiilse seadme ekraanilt suhtleb värvianduriga, mis on sisse ehitatud tarbekaupa, mis muundab valguse digitaalseks informatsiooniks. Valgusdioodid võimaldavad tarbekaubal sünkroonselt mobiiliga suhelda.

Ajalugu

Termini Li-Fi mõtles välja Harald Haas. Avalikkuseni jõudis see mõiste tema TED-i kõnes, kus ta tutvustas ideed edastada andmeid traadita igast valgusallikast. Harald Haas on Edinburghi ülikooli mobiilside õppetooli professor ja PureLiFi kaasasutaja.
Üldine termin valgusside (VLC), mille ajalugu ulatub tagasi 1880. aastatesse, hõlmab mis tahes osa kasutamist nähtava valguse elektromagnetilisest spektrist, et edastada informatsiooni. Digitaalside D-Lighti projekti Edinburghi Instituudis rahastati aastatel 2010–2012. Haas esitles seda tehnoloogiat oma 2011. aastase TED Globali kõnes ja aitas rajada ettevõtte, et see turule tuua. PureLiFi, varasem pureVLC, on originaalseadmete tootja (OEM) firma, mille ülesanne on kaubelda Li-Fi-toodetega, mis on integreeritud olemasolevate LED-valgussüsteemidega.
Oktoobris 2011 lõid mitu ettevõtjat ja tööstuskoondist Li-Fi konsortsiumi, mille tööks on edendada suure kiirusega optilist juhtmeteta sidet.
Valgussidet (VLC) tutvustati 2012. aastal Li-Fi näitel. Augustiks 2013 saavutati andmevahetuskiirusi ligi 1,7 Gbit/s, kasutades ühevärvilisi LED-e. September 2013 avaldati pressiteade, kus teavitati, et Li-Fi, ning VLC tehnoloogiad üldisemalt, ei vaja silmside tingimusi. Oktoober 2013 leiti, et Hiina tootjad on arendamas Li-Fi arenduskomplekte.
Aprill 2014 kuulutas Venemaa firma Stins Coman, et nad arendavad traadita kohalikku Li-Fi võrku nimega BeamCaster. Nende praegune punktist punkti moodul edastab andmeid kiirustel 1–10 Gbit/s kasutades lasereid, mis töötavad inimestele nähtamatus elektromagnetlainete spektri osas. Lisaks pakuvad nad ka veel punktist mitmesse punkti moodulit, mis töötab kiirusel 1 Gbit/s. Aastal 2014 saavutas Sisoft uue andmevahetuskiiruse rekordi, jõudes kiirusteni kuni 10 Gbit/s.
Veebruaris 2016 leiti, et Apple'i iPhone'i operatsioonisüsteem viitab avalikult Li-Fi võimele oma programmeerimiskoodis.

Turvalisus

Iga kasutaja saab kasutada kiiremat andmesidekiirust, kui oleks võimalik tavalise Wi-Fi kanaliga. Wi-Fi puhul peab iga kasutaja või grupp otseselt võistlema pääsu eest ribalaiusele. Lõpptulemusena juhtub nii, et mida rohkem on ühendusi, seda aeglasemaks muutuvad allalaadimiskiirused kõigi jaoks. Seevastu Li-Fi puhul, kuna on rohkem pöörduspunkte, pakub iga valguse bassein täis kanali andmesidekiiruse vähemate üheaegsete kasutajatega. Mis tähendab, et igal kasutajal on kuni 1000 korda suurem kiirus. Lisaks, vastupidiselt raadiolainetele, ei läbi valgus seinu. Seega, kasutades väheseid ettevaatusabinõusid, et ära hoida lekkeid läbi akende jms, on turvalisus parem võrreldes Wi-Figa.

Tihedad linnakeskkonnad

Oma loomult on tihedad linnakeskused täielikult kaetud tehisvalgusega. Selline valguse struktuur suudab pakkuda pidevat kõrget andmesidekiirust oma kasutajatele samal ajal, kui nad läbi keskkonna liiguvad. Näiteks, liikudes läbi hotelli koridori või vastuvõturuumis, võib mitu kasutajat korraga saada kiiret andmesidekiirust igas punktis. Lisaks oleks kõrge kiirusega traadita side olemas igas ruumis, sest see ei läbista seinu. Selle tulemusena on võimalik interferentsivaba side ja seda spektrit ei pea jagama paljude kasutajatega selles vastavas ruumis.

Mobiilside

Välistes linnakeskkondades pakuks Li-Figa võimaldatud tänavavalgustid interneti-pöörduspunktide võrgu. Mobiilsides on raadio baasjaamade vahe 200–500 m. Seega selle asemel, et ehitada uusi raadio baasjaamu linnadesse, suudaksid tänavavalgustid teha mõlemat: valgustada pimedaid tänavaid õhtuti ning kõrge kiirusega andmeside 24/7. Isegi siis kui inimesesilma jaoks on valgus kinni on täiskiirusel andmeside võimalik.

Elektromagnetilise interferentsi (EMI) suhtes tundlikud keskkonnad

Lennukites pakuks Li-Figa võimaldatud valgustus igale reisijale kõrge kiirusega andmevahetust. See lubab pidevat sidet elektromagnetilist interferentsi tekitamata. Kuna läheb vaja vähem kaableid, tähendab see ka kergemaid lennukeid.

Liitreaalsus

Väljapanekud muuseumides ja galeriides valgustatakse spetsiifilise valgustusega. Li-Figa võimaldatud valgustus saab pakkuda lokaliseeritud informatsiooni selle valguse sees. See tähendab, et külastaja saab kasutada oma kaamerat või mobiiltelefoni, et laadida alla lisainformatsiooni vaadeldava objekti kohta läbi valguse, mis valgustab eksponaati.

Lokaliseeritud reklaamindus

Kasutades poe väljapaneku valgustust Li-Fi ülekande kanalina on võimalik edastada reklaamide informatsiooni nende tarvete, mida ostja vaatab, ning ka kupongide ja eripakkumiste kohta. See lubab ühendada peatänav ja internetis poodlemise kogemus, ning pakkuda uudne jaemüügi ärimudel.

Veealune kommunikatsioon

Vesi neelab raadiolained kiiresti, mistõttu veealaune raadioside pole võimalik, kuid valgus suudab vees läbida suuri vahemaid. Seega Li-Fi kaudu saab sukelduja suhelda sukeldujaga, sukelduja mini-allveelaevaga, sukelduja puurimisplatvormiga jne.

Ohtlikud keskkonnad

Plahvatusohtlikes keskkondades on elektrilise varustuse, k.a. mobiiltelefonide, kasutamine üldiselt oluliselt piiratud. Li-Fi kasutamine andmete edastamiseks lihtsustab andmevõrkude konfiguratsiooni sellistes keskkondades, ja võimaldab uusi süsteeme, et tõsta turva taset nendes keskkondades.

Targad transpordisüsteemid

Auto esi- ja tagatulede lambid vahetatakse tasapidi LED-lampide vastu. See loob väljavaate pidada Li-Fi kaudu autodevahelist sidet, mis võimaldaks kokkpõrget ärahoidvate süsteemide arendust ning informatsiooni vahetust sõidutingimuste kohta. Liiklusvalgustid juba kasutavad LED-valgustust, seega on võimalik luua ülelinnalisi liikluskorraldussüsteeme. See võimaldaks autosüsteemidel alla laadida informatsiooni võrgust ja omada reaalajalist informatsiooni optimaalsete marsruutide võtmiseks, ning uuendada võrku olukordadega, mida on vahetult kogenud individuaalsed autod.

Tundlikud andmed

Haiglad on kohad, kus nii EMI tundlikkus kui ka andmete turvalisus on mõlemad teemaks. Li-Fi võimaldaks turvaliste võrgustatud meditsiiniliste instrumentide, patsiendiandmete jms parema kasutuselevõtu.

Navigatsioon siseruumides

Tuvastades iga valgusallika (näiteks läbi MAC-koodide, mida laialdaselt kasutavad andmesideruuterid ja arvutid) on võimalik pakkuda tark viis linnakeskonnas navigeerimiseks. Iga koodi tuvastamine seostatakse vastava piirkonnaga.

Prototüübid

Esimest VLC-nutitelefoni prototüüpi esitleti aastal 2014 Las Vegase messil Consumer Electronics Show (CES). Telefon kasutab SunPartneri Wysips CONNECTi. See meetod muudab valguslained kasutatavaks energiaks ehk telefon on võimeline vastu võtma ja dekodeerima signaale oma akut kasutamata. Väikestele ekraanidele, nagu on nutikelladel ja -telefonidel, saab lisada läbipaistva õhukese kihi kristalset klaasi, mis muudab need päikese jõul töötavaks. Selle tulemusena võib nutitelefonidel jääda igapäevaseks tegevuseks 15% rohkem akut järele. Selliste ekraanide hind on 2 ja 3 USD vahel, mis on palju odavam kui enamik uutest tehnoloogiatest.
Firma Philips Lighting on loonud VLC-süsteemi klientidele poodides. Nad peavad oma nutitelefonidesse alla laadima äpi ja siis töötab nende nutitelefon poes olevate LEDidega. LEDid suudavad täpselt ära määrata, kus kohas klient poes asub, ja anda neile vastavad kupongid ning informatsiooni, mis põhineb sellel, mis vahekäigus nad on ja mille poole nad vaatavad.