Image caption Технология беспроводной оптической передачи данных позволит подключаться к интернету с огромной скоростью

Британские ученые утверждают, что достигли скорости передачи данных в 10 Гбит в секунду с помощью новой технологии "li-fi" - беспроводной связи посредством света.

Исследователи использовали микросветодиодную лампу, передавая по 3,5 Гбита информации в секунду через каждый из трех "основных" цветов - красный, зеленый и синий, - которые вместе составляют обычный "белый" свет.

Это означает, что, сложив каналы, можно передавать данные с общей скоростью в 10 Гбит в секунду.

"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.

Высокая скорость

Проект изучения передачи данных с помощью так называемого ультрапараллельного видимого света был инициирован университетами Эдинбурга, Оксфорда и Кэмбриджа и финансируется британским Советом по исследованиям в области инженерных и физических наук.

Крошечные микросветодиоды, разработанные в Университете Стратклайд в Глазго, испускают параллельные потоки света, умножая таким образом количество данных, которое может быть передано за единицу времени.

"Представьте себе головку душа, которая направляет воду строго параллельными струями, - а мы таким же образом заставили вести себя свет", - объясняет профессор Харальд Хаас, специалист по оптической беспроводной передаче данных университета Эдинбурга и один из инициаторов проекта.

Image caption Профессор Харальд Хаас занимается разработкой новой технологии уже десять лет

Метод цифровой модуляции, называемый ортогональным частотным разделением каналов (OFDM), позволил ученым использовать микросветодиоды для передачи миллионов пучков света разной интенсивности в секунду. Говоря проще, лампы включаются и выключаются - но с бешеной скоростью.

Из этих включений-выключений складываются огромные массивы бинарных данных, цепочки единиц и нулей, передаваемые с высокой скоростью.

Ранее в этом году немецкие ученые из Фраунгоферовского института Генриха Герца заявляли, что в лабораторных условиях способны достичь скорости передачи данных с помощью светодиодов в 1 Гбит в секунду.

В октябре китайские исследователи сообщили, что построили светодиод на микрочипе со скоростью в 150 Мбит в секунду, обеспечивающий подключение к интернету сразу четырем компьютерам.

"Световое качество"

Профессор Харальд Хаас занимается разработкой "li-fi" уже десять лет. Научным языком эта технология называется "передачей данных видимым светом", или сокращенно VLC ("visual light communication").

В 2011 году Хаас продемонстрировал, что светодиодная лампа, оснащенная технологией обработки сигнала, может передавать на компьютер видеоизображение высокой четкости ("high-definition").

Он же и придумал более звучное название для технологии VLC - "light fidelity" или просто "li-fi".

"Li-fi" обещает стать более дешевым и энергоэффективным методом передачи данных, чем существующие беспроводные радиосистемы, учитывая доступность и повсеместное распространение светодиодов.

Видимый свет - часть электромагнитного спектра, в 10 тысяч раз более широкая, чем спектр радиоизлучения. Потенциально свет может обеспечить практически неограниченную широту канала передачи данных.

По мнению профессора Хааса, еще одно преимущество новой технологии заключается в том, что при равномерном распределении светодиодных передатчиков можно достичь гораздо более точного и стабильного подключения к интернету внутри зданий.

Недостатком традиционных wi-fi-роутеров всегда было то, что сигнал слабеет по мере удаления от передатчика, и в домах и офисах появляются зоны, где связь слабая настолько, что подсоединение к интернету становится нестабильным или вовсе прерывается.

Кроме того, видимый свет не проходит сквозь стены, поэтому технология VLC потенциально более надежна, чем традиционный wi-fi, с точки зрения сохранения конфиденциальности передачи данных, подчеркивает профессор Хаас.

Изображение: Ким Паулин

В условиях плотных городских застроек диапазон, в котором передаются сигналы Wi-Fi, все чаще переполнен помехами в основном от других аналогичных устройств. Более того, физика электромагнитных волн устанавливает верхний предел пропускной способности традиционных Wi-Fi. Короче говоря, на заданной частоте можно передавать лишь определенное количество данных. Чем ниже частота волны, тем меньше данных она может передать.

Ближайшая лампочка передает сигнал в 10 раз быстрее, чем Wi-Fi

Но что, если бы вы могли передавать информацию, используя волны гораздо более высокой частоты, не прибегая к регулятору телекоммуникационного лицензирования в своей стране? Свет, как и радио, представляет собой электромагнитную волну, но она имеет примерно в 100 000 раз большую частоту, чем Wi-Fi сигнал. И никому не нужна лицензия на лампочку. Вам лишь необходимо, чтобы она очень быстро и точно мерцала для передачи сигнала.

Конечно, никому не понравится идея сидеть под мерцающей лампой. Но Li-Fi стандарт, предложенный всего два года назад, стремительно преобразился с технологической точки зрения.

Во-первых, данные передаются на светодиодные лампочки – это может быть та лампа, которая освещает помещение, в котором вы сейчас находитесь. Она очень быстро мигает со скоростью до миллиардов раз в секунду. Это мерцание настолько быстро, что человеческий глаз не может его воспринять. (Для сравнения, средняя энергосберегающая компактная люминесцентная лампа мерцает от 10 000 до 40 000 раз в секунду). Приемник на компьютере или мобильном устройстве, на который попадает видимый свет, декодирует это мерцание в данные. Светодиодные лампы достаточно быстро передают сигналы. Они делают это в 10 раз быстрее, чем самая высокоскоростная Wi-Fi сеть.

Ограничения интернета через «Лай Фай» (Li-Fi)

Li-Fi имеет один большой недостаток по сравнению с Wi-Fi: вы, вернее ваше устройство, должно быть в пределах видимости лампочки. При этом нет потребности в специальных лампах, в принципе, к Интернету может быть подключена обычная лапма у вас на работе или дома. Но это будет означать, что, в отличие от Wi-Fi, вы не можете пойти в соседнюю комнату, если в ней нет лампочки с установленным подключением.

Тем не менее, новое поколение ультра-быстрых Wi-Fi-устройств, которые мы, вероятно, начнем использовать в скором времени, столкнутся с явными ограничениями. Они используют более широкий диапазон радиочастот, который не настолько переполнен другими сигналами (по крайней мере, на данный момент) и имеют более высокую пропускную способность. Но, как и видимый свет, они не могут проникать сквозь стены.

С Li-Fi технологией экспериментировали инженеры компании Oledcomm. Команда университета Фудань представила экспериментальную Li-Fi сеть, в которой четыре компьютера были подключены к одной и той же лампочке. Другие исследователи работают над передачей данных через светодиоды различных цветов. Например, представьте себе передачу различных сигналов через каждый из красных, зеленых и синих светодиодов внутри разноцветных светодиодных лампочек.

Из-за своих ограничений Li-Fi не заменит все другие беспроводные сети. Но эта технология может дополнить их в густонаселенных районах и заменить в тех местах, где радиосигналы должны быть сведены к минимуму, например, в больницах. Или там, где они не работают, к примеру, под водой.

Что такое Li-Fi

Технология передачи информации без проводов, которая работает как Wi-Fi, но во много раз быстрее и использует не радиоволны, а видимый свет. В лабораторных условиях через Li-Fi смогли передать данные на скорости 224 Гбит/с, что в 22,4 раза быстрее максимальной скорости разрабатываемого Wi-Fi-стандарта IEEE 802.11ax, в 30 раз быстрее IEEE 802.11ac (его используют, например, в MacBook Pro 2015 года).

Что позволяет такая скорость

За 1 секунду вы сможете скачать примерно 20 фильмов в HD, архив из 50 000 фотографий или столько текста, сколько содержит книгохранилище с площадью примерно 2000 кв. м.

Как это работает

Роль роутера выполняет светодиодная лампочка (иногда три: красная, зеленая и синяя), мерцающая так быстро, что человеческий глаз видит равномерный световой поток. Передающее информацию мерцание принимает фотодетектор, который расшифровывает информацию. Так ноутбук получает доступ в интернет. Высокая скорость Li-Fi получается по нескольким причинам: короткая длина волны, высокая плотность сигнала и широкий канал передачи (спектр частот видимого света намного шире спектра радиоволн).

Чем Li-Fi хуже Wi-Fi

Li-Fi - не самое надежное соединение. Оно хорошо работает в пределах комнаты и на расстоянии около 10 метров, но передать сигнал в другую комнату роутер не сможет (как ни странно, но свет не проходит через стены). Li-Fi не требует работы в прямой видимости. Если между роутером и детектором поставить стол, то доступ в интернет не исчезнет: свет отразится от стен и достигнет детектора, но скорость снизится до 70 Мбит/с. На открытом воздухе роутер будет работать только в сумраке или при сильной облачности - и то на очень небольшом расстоянии. При ярком солнечном свете, как и при работе других искусственных источников, или, например, в случае тумана роутер не сможет передавать данные. У Wi-Fi с этим проблем нет.

А чем оно лучше Wi-Fi

Самое главное - он намного быстрее соединения через обычные Wi-Fi-роутеры, а в теории скорость можно увеличить во много раз. Li-Fi тяжело взломать, поскольку сигнал не покидает комнаты. Роутеру не нужно тратить энергию на нагрев (как в случае с Wi-Fi), поэтому он будет работать экономично. Поскольку передача света остается бесплатной, компаниям не придется платить за лицензирование радиочастот.

Где можно использовать Li-Fi

Разработчики и журналисты придумали три сферы, где интернет начнут раздавать через лампочки в ближайшем будущем. Во-первых, в самолетах. Wi-Fi создает помехи для авиационных приборов и связи, а лишние кабели увеличивают вес самолета. Li-Fi выглядит идеальным решением: его сигнал не выйдет за пределы пассажирского салона, а оборудование почти ничего не весит. Во-вторых, Li-Fi можно будет использовать в банках и организациях, которым важна секретность. В этом случае недостаток Li-Fi-роутера (раздавать только в пределах комнаты) станет дополнительным рубежом безопасности: злоумышленники за пределами комнаты не смогут перехватить сигнал, а внутри нее будет проще контролировать утечки. В-третьих, промышленность, тяжелая обработка данных и производства, на которых нужно быстро передать большой объем данных.

Где им пользуются прямо сейчас

Пока система лишь тестируется, но в конце прошлого года эстонский стартап Velmenni провел Li-Fi-сеть, через которую передавали данные на скорости 1 Гбит/с (для сравнения: самый быстрый тариф Ростелекома в Москве - 100 Мбит/с). Полностью перейти на Li-Fi оказалось тяжело, поэтому в Velmenni использовали комбинированную сеть: Wi-Fi и Li-Fi.

Кто придумал эту технологию

Принцип действия Li-Fi впервые сформулировал 46-летний немецкий физик и профессор Эдинбургского университета Харальд Хаас (Harald Haas). С 2007 года он и его студенты экспериментировали с передачей данных через светодиодную лампочку из IKEA, а в 2011 году Хаас рассказал о своем видении будущего на конференции TED. Профессор основал компанию PureLiFi, которая проводит исследования и иногда выпускает светодиодные роутеры. Идея Хааса не стала принципиально новой - в 1880 году Александр Белл пытался передать звук с помощью светового сигнала на устройство под названием фотофон. Хаас просто вывел опыты Белла на новый уровень и решил передавать не звук, а информацию.

Зачем Li-Fi нужен в будущем

Wi-Fi не справится с интернетом вещей, считает Хаас. К 2020 году в мире будет 20,8 миллиарда носимых устройств и бытовой техники из «умного дома», почти три на каждого человека. Если они начнут передавать данные по Wi-Fi в одном частотном диапазоне, начнутся затрудняющие передачу помехи. Сегодня такое падение скорости можно наблюдать в оживленных местах со множеством работающих роутеров. А к 2025–2030 годам ситуация осложнится. Хаас видит мир, где интернет раздается от каждой лампочки (для этого их нужно модифицировать), видео можно загрузить от уличного фонаря, а машины общаются друг с другом светом фар.

Принадлежит ли Li-Fi одной организации

Нет, занимается исследованиями, продвигает идею среди производителей и выбивает финансирование. Но есть и другие компании: смогла в 2014 году передать через свет данные на скорости 1,25 Гбит/с, Sisoft - на скорости . Недавно Li-Fi заинтересовались в NASA и Apple (в коде iOS 9.1 поддержки световой передачи).

Когда Wi-Fi придет конец

Скорее всего, не скоро (по крайней мере в ближайшем будущем). Это признают даже разработчики световой передачи. Через три-четыре года, когда первые светодиодные роутеры появятся на потребительском рынке, будут использовать комбинацию из Li-Fi- и Wi-Fi-сетей. Но последние продолжат существовать, поскольку у Li-Fi остаются нерешенные проблемы (передача на улице).

Light Fidelity - технология Li-Fi сокращенно - это оптическая технология беспроводной передачи информации. Технология была разработана и представлена совсем недавно - в 2011 году. Это произошло на конференции TED Talk. Разработчик - ученый Харальд Хаас (Harald Haas). Скорость передачи данных тогда составила около 10 Мб/с. Ученый пообещал, что к концу 2011 года она составит 100 Мб/с.

Как работает технология Light Fidelity?

Суть технологии в модулировании двоичным кодом потока света от специального светодиодного источника. Человеческий глаз не способен уловить этот процесс, поскольку процесс модуляции происходит на высокой частоте. Такой вид оптической связи является намного безопасней, чем традиционный Wi-Fi, к которому мы все привыкли. Почему? Напомним, что сигналы Wi-Fi можно перехватить практически из любой точки, которая находится в радиусе действия оборудования. А вот для того, чтобы некоему нехорошему гражданину суметь осуществить перехват информации, передаваемой через Li-Fi, необходимо разместить свое оборудование чуть ли не "на коленях" у владельца Li-Fi. Понятно, что это невозможно.

Есть еще один серьезный аргумент в пользу технологии Li-Fi. Она может быть использована практически безо всяких ограничений в тех в местах, где действует запрет на использование оборудования, которое излучает посторонние радиоволны. Ведь не секрет, что такие волны часто нарушают нормальное функционирование критичного оборудования. Как пример, можно привести палаты интенсивной терапии медицинских учреждений, где много различного медицинского оборудования, салоны самолетов и так далее.

Чуть-чуть истории

Наверное, многие читатели помнят о том, что идея использовать свет для передачи данных не нова. Помните, как еще в школе на уроках физики нам рассказывали об Александре Белле? В 1880 году Александр Белл сумел отправить сообщение при помощи фотофона.

Вот и в последние годы начал появляться интерес разработчиков к связи в видимом свете. Ученые понимали, что распространение светодиодов, поддающихся более тонкой настройке, чем обычные лампы накаливания, наверняка сделает технологию более экономичной и удобной в использовании. Надо отметить еще один важный фактор - экспоненциально растущую популярность беспроводных коммуникационных устройств во всем мире, которая неизбежно должна привести к дефициту радиочастотного спектра. Это и породило потребность искать эффективную альтернативу.

Зачем понадобилось создание технологии Li-Fi?

Вопрос необходимости использования беспроводной передачи информации в настоящее время не стоит вообще. Мы живем в век информационных сетей. Каких-нибудь десять-пятнадцать лет назад еще не было массового доступа в сеть интернет, теперь буквально в каждом доме имеется своя локальная сеть передачи информации.

Но практически все разработанные и применяемые на данный момент технологии передачи данных обладают помимо плюсов серьезными минусами. О проводных связях речь вообще не идет, поскольку их применение оправдано в том случае, когда имеется слишком большое расстояние или стационарный компьютер. В таком случае достаточно единожды обзавестись разводкой и получить в дальнейшем приемлемый результат. Но при этом, необходимо использование сертифицированного кабеля; кроме того, нужно иметь знания базовых принципов прокладки кабелей и обладать навыками обжимания концов.

Сейчас беспроводными сетями, выполненными по технологии Wi-Fi, пользуются практически в каждом доме. Существуют сети гибридные, которые объединяют проводные и беспроводные каналы. В чем же неудобство беспроводных сетей Wi-Fi? Первое - это вопрос о защищенности беспроводного канала связи, который возникает довольно часто. Не редко приходится слышать заверения производителей сетевых устройств, которые утверждают, что взлом беспроводной сети невозможен. Но эти уверения вызывают большие сомнения. Второе - никто не может дать гарантии, что длительное действие на организм человека облучения электромагнитных волн в диапазонах работы беспроводных адаптеров совершенно безвредно. Пока не слишком длительный период человечество применяет эту технологию, потому невозможно сделать однозначный вывод. Мощность излучения не слишком велика, но имеется большая распространенность и длительность экспозиции. Кто знает, какие результаты ждут нас через несколько десятков лет, а может быть и раньше.

Что дает технология Li-Fi?

Light Fidelity может исключить все эти минусы. Поскольку, как мы уже говорили, данная технология использует для передачи данных видимый свет, идущий от любого светодиодного источника, то таким образом можно сохранить мобильность при отсутствии вреда для организма человека. Скорость Интернета возрастает до нескольких гигабайт, причем зона покрытия сети значительно расширяется.

Поскольку, принцип технологии Li-Fi заключается в том, что абсолютно любая светодиодная осветительная лампочка способна «моргать» с невероятно высокой скоростью, это позволяет применять модуляции света для передачи информации. Посмотрите, какое гениальное решение: в домашней сети передатчиком информации может быть даже обычная настольная лампа! В качестве передатчиков с успехом выступят потолочные осветительные приборы и элементы декоративной подсветки - да что угодно! Имея мобильный гаджет, можно спокойно перемещаться по квартире, поскольку мы подключены к сети всегда!

Но стоит отметить, что гораздо сложнее дела обстоят с обратной передачей данных от устройства к сети. В таких случаях возникает необходимость в продумывании удачного расположения датчиков на стенах и потолках помещений.

Дополнительное оборудование для технологии Li-Fi почти не нужно, ведь можно применять то, что уже давно используется: уличные фонари, автомобильные фары, комнатное освещение. Например, известный производитель аудиоколонок Klipsch еще в 2010 году представил прототип, который умеет получать музыкальные данные от обычных домашних светодиодных ламп.

Технология Li-Fi - перспективы

Несомненно, перспективы технологии Li-Fi огромны. Если пофантазировать, то аллея в каком-нибудь городе, оборудованная светодиодными излучателями, станет возможностью бесплатного широкополосного доступа в интернет для всех.

Интересно, что датчики и излучатели Li-Fi подлежат установке везде: их можно располагать на опорах освещения улиц, на деревьях, на стенах зданий. При этом, абсолютно любое устройство, которое находится поблизости, также получает доступ в сеть. Кроме того, возможна замена привычной нам традиционной сотовой связи уже на гибридную, например, с использованием Li-Fi в условиях работы в большом мегаполисе и радиоволны вне зоны доступа Li-Fi. Понятно, что здесь нас будут ждать немалые затраты. Но уже совсем скоро такие инвестиции окупятся.

Есть ли минусы у технологии Li-Fi?

Пожалуй, единственный недостаток технологии Li-Fi - это необходимость прямой видимости между источником света и приемником.

И в заключении можно сказать: если технология Light Fidelity получит широкое распространение, то профессия электрика станет самой востребованной и уважаемой. Это, конечно, шутка. А если серьезно, то за технологией Li-Fi - несомненно, большое будущее.

Спасибо за внимание к нашему сайту, если Вам понравилась публикуемая информация, Вы можете помочь в развитии ресурса, поделившись статьей через социальные сети.

Подключаетесь к Интернету через wi-fi? Нравится скорость? А не хотите ли быстрее?

Профессор Харальд Хаас изобрел Li-Fi – технологию «суперскоростной» передачи информации, позволяющую раздавать интернет через… лампочку.

Что такое Li — Fi интернет

Технически это реализовано с помощью чипа, встроенного в светодиодную лампу – такая «лампочка» способна передавать данные в сто раз быстрее модемов, использующих традиционные технологии.

Звучит, как новости из далекого будущего? Тем не менее, это уже настоящее – устройства, работающие на технологии Хааса, уже есть на рынке.

→ Новички, читайте —

Что же все таки такое лай-фай ?

Это технология высокоскоростной передачи данных, использующая в качестве «носителя » свет видимого спектра. Во время передачи светодиоды мигают, отключаясь и включаясь на очень короткие периоды. Частота миганий настолько высока, что человеческим глазом заметить мерцание невозможно, что позволяет использовать лампы с такими светодиодами для освещения.

Что такое li-fi в реальности, протестировала компания из Эстонии Velmenni. Ее сотрудники установили в нескольких производственных помещениях и офисах Таллина соответствующее оборудование и произвела замеры скорости передачи. Результат оказался потрясающим: по лай-фай информация передавалась на скорости 1 гигабит в секунду! Для сравнения – в большинстве сетей wi-fi средняя скорость передачи не превышает 10 мегабит в секунду.

Не буду торопиться утверждать, что за этой новой технологией будущее. Скорее всего, появление li-fi не станет причиной исчезновения вай-фай – эти способы передачи информации еще долго будут мирно сосуществовать. Оборудование лай-фай будет устанавливаться там, где это оправдано и возможно. А устройства типа ноутбуков, смартфонов и подобных им гаджетов приобретут опцию, позволяющую «бесшовно» переключаться между «старыми» 3G-сетями, вай-фай и «новейшим» световым интернетом.

Дипак Соланки, генеральный директор Velmenni, прогнозирует широкое распространение «лампочного» способа передачи данных уже в ближайшие годы. Пока же инженеры думают, как пользоваться преимуществами технологии тем пользователям, которые захотят работать на соединенных с интернетом устройствах не только при включенных лампах, но и в полной темноте.

О том, что такое лай-фай, профессор Хаас рассказал ученому миру пять лет назад. К тому времени он уже около десяти лет занимался разработкой «светового интернета». Кстати, научное название этой технологии – visual light communication (сокращенно – VLC).

→ Такое видали? —

В 2011 году Харальд Хаас продемонстрировал, как оснащенная специальным чипом светодиодная лампа передает на компьютер видео в формате HD («high-definition» – высокая четкость). К тому времени ученый придумал более звучное имя для технологии, переименовав VLC в li-fi (сокращение от light fidelity).

Учитывая стоимость, доступность и повсеместное распространение светодиодов, передача информации методом лай-фай обещает стать более энергоэффективным и дешевым решением, чем используемые сегодня беспроводные радиосистемы.

Та часть электромагнитного спектра, которой является видимый свет, в 10 тысяч раз шире спектра радиоизлучения. Потенциально ширина «светового» канала передачи почти ничем не ограничена. К преимуществам li-fi, по мнению Хааса, относится и более стабильное и точное подключение компьютеров к сетям внутри зданий – главное равномерно распределить светодиодные передатчики. Это особенно важно на фоне сильного ослабевания сигнала обычного wi-fi-роутера по мере удаления от модема (из-за этого в офисах и жилых домах появляются зоны с настолько слабой связью, что подключиться в них к интернету становится невозможно).

Что такое lifi с точки зрения безопасности?

Видимый свет не способен проходить сквозь стены. Это свойство, считает профессор Хаас, делает технологию VLC более надежной в вопросах конфиденциальности передаваемой информации, чем популярный сегодня wi-fi.

Кадры