stringtranslate.com

Ли-Фай

Li-Fi (также пишется как LiFi ) — это технология беспроводной связи , которая использует свет для передачи данных и определения местоположения между устройствами. Этот термин был впервые введен Харальдом Хаасом во время выступления на TEDGlobal в 2011 году в Эдинбурге . [1]

Li-Fi — это световая система связи, способная передавать данные на высоких скоростях в видимом , ультрафиолетовом и инфракрасном спектрах. В нынешнем состоянии для передачи данных в видимом свете можно использовать только светодиодные лампы . [2]

С точки зрения конечного пользователя , технология аналогична Wi-Fi — ключевое техническое отличие заключается в том, что Wi-Fi использует радиочастоту для создания электрического напряжения в антенне для передачи данных, тогда как Li-Fi использует модуляцию интенсивности света. для передачи данных. Li-Fi способен работать в местах, в противном случае подверженных электромагнитным помехам (например , в салонах самолетов , больницах или военных). [3]

Подробности технологии

Li-Fi модули

Li-Fi — это производная от технологии оптической беспроводной связи (OWC), которая использует свет светоизлучающих диодов (LED) в качестве среды для обеспечения сетевой, мобильной и высокоскоростной связи аналогично Wi-Fi . [4] Согласно прогнозам, совокупный годовой темп роста рынка Li-Fi составит 82% в период с 2013 по 2018 год, а к 2018 году его стоимость составит более 6 миллиардов долларов в год. [5] Однако рынок не получил развития как таковой, и Ли -Fi остается нишевым рынком. [6]

Связь видимым светом (VLC) работает путем включения и выключения тока, подаваемого на светодиоды, с очень высокой скоростью, за пределами способности человеческого глаза заметить это. [7] Технологии, которые позволяют роуминг между различными сотами Li-Fi, также известные как хэндовер, могут обеспечить плавный переход между Li-Fi. Световые волны не могут проникать через стены, что приводит к гораздо более короткому радиусу действия и более низкому потенциалу взлома по сравнению с Wi-Fi. [8] [9] Прямая видимость не всегда необходима Li-Fi для передачи сигнала, а скорость света, отраженного от стен, может достигать 70 Мбит/с . [10] [11]

Li-Fi потенциально может быть полезен в чувствительных к электромагнитному излучению зонах, не вызывая электромагнитных помех . [8] [12] [9] И Wi-Fi, и Li-Fi передают данные в электромагнитном спектре , но тогда как Wi-Fi использует радиоволны, Li-Fi использует видимый, ультрафиолетовый и инфракрасный свет. [13] Исследователи достигли скорости передачи данных более 224 Гбит/с, [14] что было намного быстрее, чем обычная быстрая широкополосная связь в 2013 году . [15] [16] Ожидается, что Li-Fi будет в десять раз дешевле, чем Wi-Fi. [17] Первая коммерчески доступная система Li-Fi была представлена ​​на Всемирном мобильном конгрессе 2014 года в Барселоне.

Недостатки

Хотя для передачи данных Li-Fi-светодиоды должны быть включены, их яркость можно уменьшить до уровня, не заметного для человека, при этом излучая достаточно света для передачи данных. [17] Это также является основным узким местом технологии, основанной на видимом спектре, поскольку она ограничена целями освещения и не идеально приспособлена для целей мобильной связи, учитывая, что другие источники света, например солнце, будут мешать сигналу. [18]

Поскольку короткие волны Li-Fi не могут проникать сквозь стены, передатчики необходимо будет установить в каждой комнате здания, чтобы обеспечить равномерное распределение Li-Fi. Высокие затраты на установку, связанные с этим требованием достижения уровня практичности технологии, являются одним из потенциальных недостатков. [5] [7] [19]

История

Профессор Харальд Хаас , профессор мобильных коммуникаций в Эдинбургском университете , ввёл термин «Li-Fi» на своем TED Global Talk в 2011 году, где он представил идею «беспроводной передачи данных со всех сторон». [20]

Общий термин « связь в видимом свете » (VLC), история которого восходит к 1880-м годам, включает в себя любое использование части видимого света электромагнитного спектра для передачи информации. Проект D-Light в Эдинбургском институте цифровых коммуникаций финансировался с января 2010 года по январь 2012 года. [21] Хаас помог основать компанию по его продвижению. [22]

В октябре 2011 года исследовательская организация Fraunhofer IPMS и отраслевые компании сформировали Консорциум Li-Fi для продвижения высокоскоростных оптических беспроводных систем и преодоления ограниченного количества доступного беспроводного спектра радиосвязи за счет использования совершенно другой части электромагнитного спектра. . [23]

Технология VLC была представлена ​​в 2012 году с использованием Li-Fi. [24] К августу 2013 года скорость передачи данных около 1,6 Гбит/с была продемонстрирована на одноцветном светодиоде. [25] В сентябре 2013 года в пресс-релизе говорилось, что Li-Fi или системы VLC в целом не требуют условий прямой видимости. [26] В октябре 2013 года сообщалось, что китайские производители работают над комплектами для разработки Li-Fi. [27]

В апреле 2014 года российская компания «Стинс Коман» объявила о разработке беспроводной локальной сети Li-Fi под названием BeamCaster. Их текущий модуль передает данные со скоростью 1,25 гигабайт в секунду (ГБ/с), но в ближайшем будущем они прогнозируют повышение скорости до 5 ГБ/с. [28] В 2014 году новый рекорд был установлен мексиканской компанией Sisoft, которая смогла передавать данные со скоростью до 10 ГБ/с во всем спектре света, излучаемого светодиодными лампами. [29]

В июле 2015 года IEEE использовал APD в режиме Гейгера как однофотонный лавинный диод (SPAD), чтобы повысить эффективность использования энергии и сделать приемник еще более чувствительным. [30] Эту операцию также можно реализовать как квантово-ограниченную чувствительность, позволяющую приемникам обнаруживать слабые сигналы на большом расстоянии. [31]

В июне 2018 года Li-Fi прошел испытания на заводе BMW в Мюнхене на работоспособность в промышленных условиях. [32]

В августе 2018 года Kyle Academy , средняя школа в Шотландии , провела пилотное использование Li-Fi в школе. Студенты могут получать данные через соединение между своими портативными компьютерами и USB-устройством , которое преобразует быстрый ток включения-выключения от потолочных светодиодов в данные. [33]

В июне 2019 года французская компания Oledcomm протестировала свою технологию Li-Fi на Парижском авиасалоне 2019 года . [34]

Стандарты

Как и Wi-Fi, Li-Fi является беспроводным и использует аналогичные протоколы 802.11 , но также использует связь в ультрафиолетовом , инфракрасном и видимом свете . [35]

Одна часть VLC смоделирована по протоколам связи, установленным рабочей группой IEEE 802. Однако стандарт IEEE 802.15.7 устарел: он не учитывает новейшие технологические разработки в области оптической беспроводной связи, в частности, с введением методов модуляции с оптическим ортогональным частотным разделением каналов (O-OFDM), которые были оптимизированы для скорости передачи данных, множественного доступа и энергоэффективности. [36] Внедрение O-OFDM означает, что требуется новый подход к стандартизации оптической беспроводной связи. [ нужна цитата ]

Тем не менее, стандарт IEEE 802.15.7 определяет физический уровень (PHY) и уровень управления доступом к среде передачи (MAC). Стандарт способен обеспечить достаточную скорость передачи данных для передачи аудио, видео и мультимедийных услуг. Он учитывает мобильность оптической передачи, ее совместимость с искусственным освещением, присутствующим в инфраструктуре, а также помехи, которые могут создаваться окружающим освещением. Уровень MAC позволяет использовать связь с другими уровнями, как и в протоколе TCP/IP . [ нужна цитата ]

Стандарт определяет три уровня PHY с разными скоростями:

Форматы модуляции, распознаваемые для PHY I и PHY II, — это двухпозиционная манипуляция (OOK) и переменная импульсно-позиционная модуляция (VPPM). Манчестерское кодирование, используемое для уровней PHY I и PHY II, включает тактовый сигнал внутри передаваемых данных, представляя логический 0 с символом OOK «01» и логическую 1 с символом OOK «10», все с постоянной составляющей. Компонент постоянного тока позволяет избежать гасания света в случае продолжительного существования логических нулей. [ нужна цитата ]

802.11бб

В июле 2023 года IEEE опубликовал стандарт 802.11bb для легких сетей, призванный обеспечить независимый от поставщиков стандарт для рынка Li-Fi.

Приложения

Автоматизация дома и зданий

Многие эксперты предвидят переход к Li-Fi в домах, поскольку он имеет потенциал для более высоких скоростей и преимуществ в плане безопасности благодаря тому, как работает эта технология. Поскольку свет отправляет данные, сеть может располагаться в одной физической комнате или здании, что снижает вероятность удаленной сетевой атаки. Хотя это имеет большее значение для предприятий и других секторов, домашнее использование может быть продвинуто с развитием домашней автоматизации, которая требует передачи больших объемов данных через локальную сеть. [38]

Подводное применение

Большинство дистанционно управляемых подводных аппаратов (ROV) управляются с помощью проводных соединений. Длина их кабелей жестко ограничивает их рабочий диапазон, а другие потенциальные факторы, такие как вес и хрупкость кабеля, могут быть ограничительными. Поскольку свет может распространяться через воду, связь на основе Li-Fi может обеспечить гораздо большую мобильность. [39] [ ненадежный источник ] Полезность Li-Fi ограничена расстоянием, на котором свет может проникать в воду. Значительное количество света не проникает дальше 200 метров. Дальше 1000 метров свет не проникает. [40]

Авиация

Эффективная передача данных возможна в воздушной среде, например, в коммерческом пассажирском самолете , использующем Li-Fi. Использование этой передачи данных на основе света не будет мешать работе оборудования на самолете, которое использует радиоволны, например, радиолокационной связи.

. [41]

Больница

Все чаще медицинские учреждения используют дистанционные обследования и даже процедуры. Системы Li-Fi могут предложить лучшую систему для передачи больших объемов данных с малой задержкой по сетям. [ нужна цитата ] Помимо обеспечения более высокой скорости, световые волны также оказывают меньшее воздействие на медицинские инструменты . Примером этого может быть возможность использования беспроводных устройств в аналогичных радиочувствительных процедурах МРТ . [41] Еще одним применением LiFi в больницах является локализация активов и персонала. [42]

Транспортные средства

Транспортные средства смогут общаться друг с другом через передние и задние фонари, чтобы повысить безопасность дорожного движения. Уличные фонари и светофоры также могут предоставлять информацию о текущей дорожной ситуации. [43]

Индустриальная автоматизация

Везде, где необходимо передавать данные в промышленных зонах, Li-Fi способен заменить контактные кольца , скользящие контакты и короткие кабели, такие как Industrial Ethernet . Благодаря использованию Li-Fi в режиме реального времени (который часто требуется для процессов автоматизации), он также является альтернативой обычным промышленным стандартам беспроводной локальной сети . Fraunhofer IPMS, исследовательская организация в Германии , заявляет, что они разработали компонент, который очень подходит для промышленных приложений с чувствительной ко времени передачей данных. [44]

Реклама

Уличные фонари можно использовать для отображения рекламы близлежащих предприятий или достопримечательностей на мобильных устройствах , когда человек проходит мимо. Покупатель, входящий в магазин и проходящий сквозь его витрину, может показывать текущие распродажи и рекламные акции на своем сотовом устройстве. [45]

Складирование

На складе позиционирование и навигация внутри помещений являются решающим элементом. 3D-позиционирование помогает роботам получить более детальное и реалистичное визуальное восприятие. Видимый свет светодиодных лампочек используется для отправки сообщений роботам и другим получателям и, следовательно, может использоваться для расчета положения объектов. [46]

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Харальд Хаас (2 августа 2011 г.). «Харальд Хаас: Беспроводные данные от каждой лампочки». ted.com . Архивировано из оригинала 8 июня 2017 года.
  2. ^ «Подробное описание методов модуляции для LiFi | Исследование LiFi» . www.lifi.eng.ed.ac.uk. _ Проверено 16 января 2018 г.
  3. ^ Цонев, Доброслав; Видев, Стефан; Хаас, Харальд (18 декабря 2013 г.). «Световая точность (Li-Fi): к полностью оптическим сетям». Учеб. ШПИОН . Коммуникационные технологии широкополосного доступа VIII. Коммуникационные технологии широкополосного доступа VIII. 9007 (2): 900702. Бибкод : 2013SPIE.9007E..02T. CiteSeerX 10.1.1.567.4505 . дои : 10.1117/12.2044649. S2CID  1576474. 
  4. ↑ Шерман, Джошуа (30 октября 2013 г.). «Как светодиодные лампочки могут заменить Wi-Fi». Цифровые тенденции . Архивировано из оригинала 27 ноября 2015 года . Проверено 29 ноября 2015 г.
  5. ^ ab «Глобальный рынок технологий связи видимым светом (VLC)/Li-Fi стоимостью 6 138,02 миллиона долларов к 2018 году» . Рынки и рынки. 10 января 2013 года. Архивировано из оригинала 8 декабря 2015 года . Проверено 29 ноября 2015 г.
  6. ^ «LiFi: основная или нишевая технология? - Novus Light Today». www.novuslight.com . Проверено 14 июня 2022 г.
  7. ↑ Ab Coetzee, Жак (13 января 2013 г.). «LiFi превосходит Wi-Fi со скоростью беспроводной связи 1 Гбит по сравнению с пульсирующими светодиодами». Гирберн . Архивировано из оригинала 5 декабря 2015 года . Проверено 29 ноября 2015 г.
  8. ^ ab Li-Fi - Интернет со скоростью света, автор: Ян Лим, гаджетер, от 29 августа 2011 г. Архивировано 1 февраля 2012 г. в Wayback Machine.
  9. ^ ab «Связь в видимом свете: фантастическое отключение света: скоро появится быстрая и дешевая оптическая версия Wi-Fi» . Экономист . 28 января 2012 года. Архивировано из оригинала 21 октября 2013 года . Проверено 9 марта 2021 г.
  10. ^ «Интернет в лучах светодиодного света» . Научное шоу . 7 декабря 2013 г. Архивировано из оригинала 22 июля 2017 г.
  11. ^ «PureLiFi направлен на борьбу с киберпреступностью» . Реклама заранее . Архивировано из оригинала 9 октября 2017 года.
  12. ^ «Li-Fi: зеленый аватар Wi-Fi» . Живая мята . 9 января 2016 года. Архивировано из оригинала 25 февраля 2016 года . Проверено 24 февраля 2016 г. .
  13. ↑ Хаас, Харальд (19 апреля 2013 г.). «Высокоскоростная беспроводная сеть с использованием видимого света». Отдел новостей SPIE . дои : 10.1117/2.1201304.004773. S2CID  54687970.
  14. ^ «Интернет-прорыв LiFi: трансляция соединения на скорости 224 Гбит/с с помощью светодиодной лампочки» . 16 февраля 2015 г.
  15. ↑ Винсент, Джеймс (29 октября 2013 г.). «Революция Li-Fi: подключение к Интернету с помощью лампочек увеличивается в 250 раз». Независимый . Архивировано из оригинала 1 декабря 2015 года . Проверено 29 ноября 2015 г.
  16. ^ «'LiFi - это высокоскоростная двунаправленная сетевая и мобильная передача данных с использованием света. LiFi состоит из нескольких лампочек, которые образуют беспроводную сеть, предлагая практически аналогичный пользовательский интерфейс Wi-Fi, за исключением использования светового спектра. Li-fi «Прорыв в скорости передачи данных через светодиодную лампочку». Новости BBC . 28 октября 2013 года. Архивировано из оригинала 1 января 2016 года . Проверено 29 ноября 2015 г.
  17. ^ аб Кондлифф, Джейми (28 июля 2011 г.). «Станет ли Li-Fi новым Wi-Fi?». Новый учёный . Архивировано из оригинала 31 мая 2015 года.
  18. ^ «Каковы преимущества и недостатки технологии Li-Fi» . Techopedia.com . Проверено 14 июня 2022 г.
  19. ^ Стефани (2 декабря 2015 г.). «Почему Li-Fi не заменит ваш Wi-Fi-маршрутизатор в ближайшее время» . Проверено 14 июня 2022 г.
  20. ^ «Беспроводные данные от каждой лампочки» . 2 августа 2011 г. Архивировано из оригинала 2 февраля 2016 г. Проверено 2 февраля 2016 г.
  21. ^ Пови, Гордон. «О видимой световой связи». чистыйVLC. Архивировано из оригинала 18 августа 2013 года . Проверено 22 октября 2013 г.
  22. ^ Хаас, Харальд (июль 2011 г.). «Беспроводные данные от каждой лампочки». ТЭД Глобал . Эдинбург , Шотландия . Архивировано из оригинала 8 июня 2017 года.
  23. ↑ Пови, Гордон (19 октября 2011 г.). «Создан консорциум Li-Fi». Проект Д-Лайт. Архивировано из оригинала 18 августа 2013 года . Проверено 22 октября 2013 г.
  24. ↑ Уоттс, Майкл (31 января 2012 г.). «Познакомьтесь с Li-Fi, светодиодной альтернативой домашнему Wi-Fi». Проводной журнал . Архивировано из оригинала 25 мая 2016 года.
  25. ^ pureVLC (6 августа 2012 г.). «pureVLC демонстрирует потоковую передачу по Li-Fi, а также исследования, подтверждающие самую быструю в мире скорость Li-Fi до 6 Гбит/с». Пресс-релиз . Эдинбург. Архивировано из оригинала 23 октября 2013 года . Проверено 22 октября 2013 г.
  26. ^ purelifi.com (10 сентября 2013 г.). «pureVLC демонстрирует Li-Fi с использованием отраженного света» . Эдинбург. Архивировано из оригинала 29 июня 2016 года . Проверено 17 июня 2016 г.
  27. ↑ Томсон, Иэн (18 октября 2013 г.). «Забудьте о Wi-Fi, ученые получают соединение Li-Fi со скоростью 150 Мбит/с от лампочек: многие (китайские) руки делают легкую работу». Регистр . Архивировано из оригинала 22 октября 2013 года . Проверено 22 октября 2013 г.
  28. ↑ Интернет-решение Li-Fi от российской компании, привлекающее иностранных клиентов. Архивировано 22 июля 2014 г. в Wayback Machine , Отчет о России и Индии, Russia Beyond the Headlines, 1 июля 2014 г.
  29. ↑ Вега, Анна (14 июля 2014 г.). «Передача данных по Li-Fi со скоростью 10 Гбит/с с использованием светодиодных фонарей». Журнал «Техника и технологии» . Архивировано из оригинала 25 ноября 2015 года . Проверено 29 ноября 2015 г.
  30. ^ Читнис, Д.; Коллинз, С. (1 мая 2014 г.). «Система обнаружения фотонов на основе SPAD для оптической связи». Журнал световых технологий . 32 (10): 2028–2034. Бибкод : 2014JLwT...32.2028.. doi : 10.1109/JLT.2014.2316972 . ISSN  0733-8724.
  31. ^ «Высокочувствительные приемники счета фотонов для систем Li-Fi - Центр исследований и разработок Lifi» . Центр исследований и разработок Лифи . 3 июля 2015 г. Архивировано из оригинала 17 ноября 2016 г. Проверено 17 ноября 2016 г. .
  32. ^ «Li-Fi проходит промышленные испытания с помощью роботизированных инструментов BMW» . eeNews Европа . 15 июня 2018 года . Проверено 24 июня 2019 г.
  33. ↑ Пикин, Уилл (28 августа 2018 г.). «Первая школа в мире Академии Кайла, использующая свет для создания беспроводных сетей» . БудущийШотландия . Проверено 30 июня 2019 г.
  34. ^ «Высокоскоростной LiFi скоро будет доступен на рейсах Air France» . Engadget . Проверено 30 июня 2019 г.
  35. ^ «Что такое LiFi и как он работает - Технология обзора фильмов Bolly» . 4 января 2022 г. Проверено 3 августа 2023 г.
  36. ^ Цонев, Д.; Синанович, С.; Хаас, Харальд (15 сентября 2013 г.). «Полное моделирование нелинейных искажений в оптической беспроводной связи на основе OFDM». Журнал световых технологий . 31 (18): 3064–3076. Бибкод : 2013JLwT...31.3064T. дои : 10.1109/JLT.2013.2278675. S2CID  532295.
  37. ^ Стандарт IEEE для связи в видимом свете. Архивировано 29 августа 2013 года на сайте Wayback Machinevisiblecomm.com, датировано апрелем 2011 года. Это сверхбыстрая современная технология Intelnet.
  38. ^ «Технология LiFi». чистыйЛиФи . Проверено 16 апреля 2021 г.
  39. ^ «Технология Li-Fi, реализации и приложения» (PDF) . Международный исследовательский журнал техники и технологий (IRJET) . Архивировано (PDF) из оригинала 17 ноября 2016 г.
  40. ^ «Как далеко путешествует свет в океане?» Архивировано из оригинала 31 января 2017 года . Проверено 4 февраля 2017 г.
  41. ^ Аб Айара, Вашингтон; Усикалу, MR; Акиниеми, МЛ; Адагунодо, штат Калифорния; Ойеми, К.Д. (июль 2018 г.). «Обзор Li-Fi: прогресс в беспроводной сетевой связи с использованием солнечной энергии». Серия конференций IOP: Науки о Земле и окружающей среде . 173 (1): 012016. Бибкод : 2018E&ES..173a2016A. дои : 10.1088/1755-1315/173/1/012016 . ISSN  1755-1315.
  42. ^ «Медицинский Ellipz LiFi - позиционирование в помещении в реальном времени (RTLS) с помощью LiFi» . www.medicallifi.io . Проверено 24 декабря 2021 г.
  43. ^ «Применение Li-Fi - pureLiFi™» . чистыйЛиФи . Архивировано из оригинала 20 ноября 2016 года . Проверено 15 ноября 2016 г.
  44. ^ Хаппич, Жюльен. «Fraunhofer IPMS повышает скорость Li-Fi до 12,5 Гбит/с для промышленного использования». Европейская деловая пресса SA . Андре Руссело . Проверено 13 ноября 2017 г.
  45. ^ Свами, Нитин Виджайкумар; Сирсат, Нараян Баладжи; Холамбе, Прабхакар Рамеш (2017). Light Fidelity (Li-Fi): в приложениях мобильной связи и повсеместных вычислений . Спрингер Сингапур. ISBN 978-981-10-2630-0.
  46. ^ «5 основных технологий управления запасами в складском контракте | Публикации SIPMM» . публикация.sipmm.edu.sg . 16 апреля 2019 года . Проверено 8 апреля 2022 г.

Внешние ссылки