تحليل

تقنية Li-Fi (إنترنت فائق السرعة على مصابيح LED): المراجعة والوصف والجهاز والآفاق. تقنية Li-Fi: خصائص التكنولوجيا والمقارنة مع Wi-Fi وآفاق التطوير

نستخدم جميعًا شبكة Wi-Fi بأشكال مختلفة للوصول إلى الإنترنت في المنزل أو العمل أو في أماكن مثل الفندق أو الحافلة أو المطار أو القطار عالي السرعة. فقط في الحالات التي لا يوجد فيها اتصال لاسلكي، نستخدم اتصال الكابل أو شبكات الهاتف المحمول (GSM/UMTS/LTE). السبب الرئيسي وراء شهرة شبكة Wi-Fi هو أنها مجانية، أو لأنها توفر وصولاً غير محدود مقابل سعر ثابت.

لم يتبق سوى القليل من الوقت حتى نبدأ في استخدام تقنية أخرى، والتي هي الآن في مرحلة تجريبية فقط من التطوير: نحن نتحدث عن تقنية Li-Fi (Light Fidelity). تعتمد هذه التقنية على استخدام الضوء، الذي ينقل المعلومات باستخدام الثنائيات الباعثة للضوء (LEDs)، التي تومض على فترات تصل إلى بضع نانو ثانية، مما يجعل من المستحيل إدراك هذه العملية بالعين البشرية.

ما هو لاي فاي؟

تشبه هذه التقنية إلى حد كبير تقنية Wi-Fi، لكن نقل البيانات لا يحدث من خلال موجات الراديو (موجات الميكروويف بتردد 2.4 جيجا هرتز أو 5 جيجا هرتز)، ولكن من خلال الضوء المرئي (جزء من الطيف الكهرومغناطيسي الذي يمكننا رؤيته - مجموعة من الأطوال الموجية المعروفة باسم الضوء المرئي)، الذي يتجاوز تردده بشكل كبير تردد موجات الراديو)، مما يحد من نطاقها. تستخدم هذه التقنية مصابيح LED ذات عمر خدمة طويل واستهلاك منخفض للطاقة، ويتم تعديل سطوعها بواسطة جهاز توجيه متصل بالإنترنت. تحدث هذه العملية دون أن يلاحظها أحد بالعين البشرية، ولكن ليس بواسطة تلك الأجهزة المضمنة في نظام جهاز استقبال ثنائي ضوئي مناسب (لوحة حساسة للضوء). وخارج المختبرات والبيئات التجريبية، حققت هذه التقنية سرعات تصل إلى 1 جيجابت في الثانية أو أكثر، وهي أسرع 100 مرة من سرعة معظم شبكات الواي فاي المنزلية.

تتضمن تكنولوجيا الاتصالات بالضوء المرئي استخدام أي جزء من طيف الضوء الكهرومغناطيسي لنقل المعلومات. في عام 2010، أسس الفيزيائي هارالد هاس، الذي يدرس في جامعة إدنبرة في المملكة المتحدة، مشروع D-Light، وبحلول نهاية عام 2011، شكلت العديد من المجموعات والشركات "اتحاد Li-Fi"، الهدف الرئيسي منه هو نشر وترويج هذه التكنولوجيا. أبدت مجموعة متنوعة من الشركات المصنعة مثل Samsung وLG، على سبيل المثال، اهتمامًا بهذه التكنولوجيا. على الأرجح، لن تحل Li-Fi محل شبكة Wi-Fi، ولكنها ستكمل فقط شبكة Wi-Fi، نظرًا لأن الأجهزة المزودة بتقنية Wi-Fi منتشرة في كل مكان وسيكون استبدالها غير عملي ومكلف للغاية.

إن مفهوم هذه التكنولوجيا الجديدة في حد ذاته ليس جديدا، ولكن لا يمكن قول الشيء نفسه عن تطبيقها. على مر السنين، تم استخدام مصابيح LED المستندة إلى الأشعة تحت الحمراء لجميع أنواع أجهزة التحكم عن بعد، بدءًا من أجهزة التلفاز والألعاب وحتى أبواب المرآب والسيارات. الجديد هو القدرة على نقل بيانات المستخدم بسرعة عالية عبر الإنترنت بين أجهزة مختلفة متصلة بشبكة واحدة.

إحدى المزايا الرئيسية، بالإضافة إلى تكاليف التنفيذ المنخفضة، هي أنه من الممكن جدًا أن تساعد هذه التكنولوجيا في تجنب امتصاص موجات الراديو، كما أن استخدامها ليس مطلوبًا. لا يتداخل الضوء المرئي مع الترددات الأخرى، لذلك يمكن استخدامه في الأماكن العامة، أو على متن الطائرة، أو كمرافق في نظام المدينة الذكية. عند وضعها في مصابيح الشوارع أو إشارات المرور، لن تعمل تقنية Li-Fi على تسهيل استخدام شبكات المعلومات للمستخدمين الفرديين بشكل كبير فحسب، بل ستعمل أيضًا على تحسين نقل حركة المرور، فضلاً عن تعزيز الأمان أثناء هذه العملية. بالإضافة إلى ذلك، يمكن أن تصبح التكنولوجيا الجديدة جزءًا من إنترنت الأشياء (IoT)، حيث تربط أجهزة متعددة دون استخدام الترددات الراديوية.

إحدى العيوب، والتي تعد أيضًا ميزة في نفس الوقت، هي حقيقة أن تقنية Li-Fi، نظرًا لأنها تعتمد على الإرسال عبر الأشعة الضوئية، لا تنقل الإشارات عبر الجدران، لذلك يجب أن يكون لكل غرفة اتصال. لتشغيل شبكة Li-Fi في جميع أنحاء المنزل، تحتاج إلى إنشاء شيء مثل الشبكة المنزلية، لكن هذه ليست مشكلة كبيرة. ولكن في هذه الحالة، سيكون من الصعب للغاية حماية نفسك من المتسللين وزيادة أمان اتصالك. بالإضافة إلى ذلك، من غير المرجح أن تعمل هذه التقنية بشكل صحيح في ضوء الشمس الساطع أو في الظلام، لذلك يجب بذل الجهود للحفاظ على الظروف المناسبة، والتي قد تكون ضارة بالصحة.

أحد العيوب الرئيسية اليوم هو القدرة على تنزيل المعلومات من الإنترنت بسرعات عالية فقط، ولكن لا يمكن تحميلها على الشبكة. ولكن عاجلا أم آجلا سيتم حل هذه المشكلة. لقد سئم الناس من طيف الموجات الميكروية، وتم اختراع تقنية Li-Fi لوقف توسع طيف الراديو.

ترجمة من مجلة "الاتصالات الهاتفية"

Li-Fi هي تقنية بيانات جديدة من شأنها أن تحدث ثورة في الأعمال التجارية في المستقبل، وتخلق فرصًا جاهزة للاستغلال اليوم، ومن المتوقع أن تصبح صناعة بمليارات الدولارات بحلول عام 2022. وتجري حاليًا التطورات لتحقيق سرعات تبلغ 1 جيجابت في الثانية، والتي ستتجاوز النطاق العريض فائق السرعة.

ضوء المعلومات

مصطلح Li-Fi صاغه البروفيسور هارالد هاس ويشير إلى طريقة لبث المعلومات باستخدام الضوء الذي يتيح اتصالات متنقلة عالية السرعة وثنائية الاتجاه تشبه شبكة Wi-Fi. يمكن استخدامه لتخفيف الشبكات الحالية العاملة على الترددات الراديوية ولزيادة قدرتها.

للاتصال فائق السرعة، يتم استخدام الجزء المرئي من الطيف الكهرومغناطيسي. وهذا ما يميز هذه التكنولوجيا عن شكل راسخ من الاتصالات اللاسلكية مثل شبكة Wi-Fi، التي تستخدم الترددات التقليدية.

في تقنية Li-Fi، يتم نقل البيانات عن طريق التعديل، ويتم استقبالها بواسطة كاشف ضوئي، ويتم تحويل الإشارة إلى طاقة كهربائية. يتم إجراء التعديل بطريقة لا تراها العين البشرية.

تنتمي تقنية الاتصالات الضوئية عالية السرعة Li-Fi إلى فئة الاتصالات اللاسلكية، والتي تشمل، بالإضافة إلى الضوء المرئي، الأشعة تحت الحمراء والأشعة فوق البنفسجية. يكمن تفرده في استخدام شبكات الإضاءة الموجودة.

Li Fi - إنترنت فائق السرعة باستخدام مصابيح LED

عندما يتم تطبيق تيار مستمر على مصباح LED، فإنه ينبعث منه دفق مستمر من الفوتونات من الضوء المرئي. عندما ينخفض أو يزيد التيار، يتغير سطوع التوهج أيضًا. نظرًا لأن مصابيح LED عبارة عن أجهزة شبه موصلة، فيمكن تعديل التيار وبالتالي الإخراج البصري بسرعة عالية جدًا. يمكن استقباله بواسطة خلية ضوئية وتحويله مرة أخرى إلى تيار كهربائي. تعديل السطوع غير مرئي للعين البشرية وهو مريح مثل الراديو. باستخدام هذه التقنية، يكون مصباح LED قادرًا على نقل المعلومات بسرعة عالية.

تتطلب اتصالات التردد اللاسلكي دوائر وهوائيات وأجهزة استقبال معقدة، في حين أن تقنية Li-Fi أبسط بكثير. ويستخدم تقنيات التعديل المباشر المشابهة لتلك المستخدمة في أجهزة الاتصال بالأشعة تحت الحمراء منخفضة التكلفة والتي تسمى أجهزة التحكم عن بعد. استخدام الاتصالات بالأشعة تحت الحمراء محدود بسبب المعايير الصحية لسلامة العين، في حين أن مصابيح LED تتمتع بكثافة عالية من اللمعان وتظهر سرعة تشغيل كبيرة.

الضوء أم الراديو؟

يمكن لتقنية Li-Fi تحويل المصباح إلى نقطة وصول لاسلكية، على غرار جهاز توجيه Wi-Fi.

تستخدم الاتصالات التقليدية الترددات الراديوية، لكن عددها محدود للغاية. يجب أن تتنافس الأجهزة - أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الكمبيوتر المحمولة والطابعات وأجهزة التلفزيون الذكية والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية - على المزيد والمزيد من الأشياء التي تستخدم شبكة Wi-Fi، مثل الثلاجات والساعات والكاميرات والهواتف المحمولة، مما يتسبب في تأخير وبطء سرعات نقل البيانات. تستخدم تقنية Li-Fi ترددات موجات ضوئية أعلى بـ 10000 مرة من ترددات الراديو.

تخلق موجات الراديو تداخلًا كهرومغناطيسيًا، والذي يتداخل مع تشغيل الأدوات والمعدات في الطائرات والمستشفيات، ومن المحتمل أن يكون خطيرًا في صناعات مثل الطاقة النووية. تستخدم تقنية Li-Fi ضوءًا آمنًا بشكل جوهري ولا يسبب تداخلًا كهرومغناطيسيًا.

تنتقل موجات الراديو عبر الجدران والأسقف. الضوء لا يفعل ذلك. هذا هو الفرق في حماية البيانات بين Wi-Fi وLi-Fi. يستطيع المتسلل الموجود خارج المبنى الاتصال بشبكة الراديو الموجودة بداخله. البيانات المنقولة عبر Li-Fi متاحة فقط في الأماكن التي يضيء فيها المصباح.

يوفر معيار Wi-Fi 802.11a/g سرعات نقل تصل إلى 54 ميجابت في الثانية، ويمكن زيادة هذه القيمة إلى 1 جيجابت في الثانية. وقد حققت جامعة إدنبرة بالفعل سرعة قدرها 3 جيجابت/ثانية في الوضع أحادي اللون. يمكن لمصباح RGB LED كامل الألوان أن ينقل ما يصل إلى 9 جيجابت في الثانية.

الإنترنت من لمبة Li-Fi

تم تسهيل تطوير هذه التكنولوجيا من خلال الزيادة الحادة في استخدام مصابيح LED لأغراض الإضاءة.

تعتبر تقنية Li-Fi مثالية لتنزيل الفيديو والصوت والبث المباشر وما إلى ذلك. وتفرض هذه المهام متطلبات عالية على إنتاجية قنوات الإدخال، ولكنها تتطلب الحد الأدنى من طاقة الإخراج. يؤدي ذلك إلى تحرير معظم حركة مرور الإنترنت على قنوات التردد اللاسلكي الموجودة، مما يؤدي إلى توسيع القدرات الخلوية والواي فاي.

يتم استخدام الإنترنت الخفيف Li-Fi في العديد من المجالات:

تحرير ترددات الراديو: يمكن نقل الأحمال القصوى من الشبكات الخلوية إلى Li-Fi. وهذا فعال بشكل خاص في قنوات اتصال الإدخال، حيث تحدث الاختناقات في أغلب الأحيان.
الإضاءة الذكية: يمكن استخدام أي إضاءة خاصة أو عامة، بما في ذلك أضواء الشوارع، كنقاط اتصال Li-Fi، مع مشاركة نفس البنية التحتية للاتصالات وأجهزة الاستشعار.
اتصالات الهاتف المحمول: يمكن توصيل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية والأجهزة اللوحية وغيرها من الأجهزة المحمولة مباشرة باستخدام تقنية Li-Fi. تضمن المسافة القصيرة اتصالاً ممتازًا وآمنًا.
العمليات الخطرة: توفر تقنية Li-Fi بديلاً آمنًا للتداخل الكهرومغناطيسي الناتج عن اتصالات الترددات الراديوية في مواقع مثل المناجم ومصانع البتروكيماويات.
الرعاية الطبية والصحية: لا يسبب الضوء تداخلاً كهرومغناطيسيًا وبالتالي لا يتداخل مع المعدات الطبية، كما أنه لا يتأثر بماسحات التصوير بالرنين المغناطيسي.
الطيران: يمكن استخدام تقنية Li-Fi لتقليل الوزن وتقليل طول الأسلاك وزيادة المرونة في وضع معدات مقاعد مقصورة الركاب حيث تم تركيب إضاءة LED بالفعل. نظام الترفيه على متن الطائرة قادر على دعم الأجهزة المحمولة الخاصة بالركاب والتفاعل معها.
الاتصال تحت الماء: نظرًا لامتصاص الإشارة القوي، فإن استخدام ترددات الراديو في الماء غير عملي. الموجات الصوتية لها نطاق ترددي منخفض جدًا وتزعج الحيوانات البحرية. توفر تقنية Li-Fi حلاً للاتصالات قصيرة المدى.
المركبات والنقل: يتم بالفعل إنتاج المصابيح الأمامية وأضواء الشوارع واللافتات وإشارات المرور التي تستخدم مصابيح LED. وهذا يتيح التواصل بين المركبات والبنية التحتية للطرق في أنظمة إدارة السلامة وحركة المرور.
خدمات معلومات محلية عالية الدقة، مثل الإعلانات والملاحة، توفر معلومات تتعلق بمكان وزمان محددين.
الألعاب: تُستخدم مصابيح LED في العديد من الألعاب ويمكن استخدامها للاتصال منخفض التكلفة بين الألعاب التفاعلية.

النموذج الأولي للمطورين

يتيح Li-1st للعملاء إمكانية تطوير واختبار تطبيقات Li-Fi بسرعة. يدعم الجهاز إنتاجية كاملة تبلغ 11.5 ميجابت في الثانية على مسافة تصل إلى 3 أمتار، مع توفير إضاءة كافية على سطح المكتب. تعتمد مسافة العمل فقط على قوة مصدر الضوء. يوفر الجهاز شبكة لاسلكية بسيطة وآمنة ومتوافقة مع مصابيح LED.

تم إنشاء Li-1st كقاعدة للمشاريع التجريبية بواسطة مطوري Li-Fi.

المنتج التجاري الأول

تم عرض Li-Flame علنًا في المؤتمر العالمي للهواتف المحمولة في برشلونة في مارس 2016. ويمثل الجهاز الجيل التالي من أول شبكة لاسلكية عالية السرعة تعتمد على الضوء المرئي في العالم. تدعم تقنية Li-Flame كثافة بيانات أعلى بكثير من أفضل حلول Wi-Fi، وسيعمل أمانها المتأصل على القضاء على التطفل غير المرغوب فيه من الخارج. بالإضافة إلى ذلك، فإن الجمع بين الإضاءة والاتصالات اللاسلكية يعمل على تبسيط البنية التحتية بشكل كبير ويقلل من استهلاك الطاقة.

توفر شركة Li-Flame ما يلي:

اتصال أحادي الاتجاه بمعدل 10 ميجابت/ثانية على مسافة تصل إلى 3 أمتار باستخدام المصابيح القياسية؛
التنقل الكامل (وحدة سطح المكتب المحمولة المزودة بمصدر طاقة مستقل) مع سرعات نقل عالية للبيانات بفضل التثبيت الكثيف لنقاط وصول Li-Fi؛
تأمين الاتصالات اللاسلكية داخل المبنى، والقضاء على مخاطر تسرب الإشارة؛
نقاط وصول متعددة المستخدمين توفر المزيد من النطاق الترددي لكل مستخدم؛
تأمين الاتصالات اللاسلكية في البيئات التي تكون فيها ترددات الراديو غير مرغوب فيها أو غير متوفرة؛
المرونة في تصميم شبكات الاتصالات.
توسيع نطاق تطبيقات الاتصالات اللاسلكية؛
وفورات في الإضاءة ومعدات الاتصالات بسبب استخدام بنية تحتية واحدة.

كتلة السقف:

يتم توفير البيانات والطاقة من خلال منفذ إيثرنت قياسي.
تركيب سهل.
يتصل بمصباح LED لتكوين خلية اتو.
وصول متعددة.
الانتقال السلس بين نقاط الوصول.

جزء الطاولة:

الاتصال بجهاز العميل عبر منفذ USB.
وصلة بالأشعة تحت الحمراء بسرعة 10 ميجابت في الثانية إلى السقف.
يمكن للمستخدم تعديل الرأس الدوار لجهاز الإرسال والاستقبال.
تعمل بالبطارية ومحمولة.

الأسرع والأصغر والأكثر أمانا

LiFi-X هو تطوير لنظام Li-Flame. يتيح لك نشر شبكة كاملة، وعلى عكس المنتجات الحالية، يدعم الوصول المتعدد والتجوال والتنقل الكامل، كما أنه سهل الاستخدام. وهو يختلف عن الإصدار السابق في الاتصال المزدوج الكامل بسرعة 40 ميجابت/ثانية في كلا الاتجاهين الصادر والوارد، والتنقل الكامل الذي توفره محطة USB المحمولة.

نقطة وصول LiFi-X:

دعم إمدادات الطاقة عبر PoE أو PLC.
تركيب سهل.
الاتصال بمصابيح LED لتشكيل خلية اتو.
وصول متعددة.
التبديل السلس بين نقاط الوصول.

محطة لاي فاي-X:

يو اس بي 2.0.

الأدب

الكتب المتعلقة بتقنية Li-Fi، على الرغم من حداثتها، لم تعد غير شائعة، ومع ذلك، لم تتم ترجمة معظمها إلى اللغة الروسية. هنا فقط بعض منهم:

أرنون، شلومي. التواصل بالضوء المرئي. كامبريدج، المملكة المتحدة: مطبعة جامعة كامبريدج، 2015. طباعة.
ديميتروف، سفيلين، وهارالد هاس. مبادئ الاتصالات الضوئية LED: نحو شبكة Li-Fi. كامبريدج: مطبعة جامعة كامبريدج، 2015. طباعة.
قاسملوي، ذبيح، دبليو بوبولا، وسراجبهانداري. نظام الاتصالات اللاسلكية البصرية ونمذجة القنوات باستخدام برنامج MATLAB. بوكا راتون، فلوريدا: مطبعة اتفاقية حقوق الطفل، 2013. طباعة.

الكتب متوفرة على متجر أمازون الإلكتروني.

تعليق على الصورة تتيح لك تقنية نقل البيانات الضوئية اللاسلكية الاتصال بالإنترنت بسرعات مذهلة

يزعم علماء بريطانيون أنهم حققوا سرعات نقل بيانات تصل إلى 10 جيجابت في الثانية باستخدام تقنية "li-fi" الجديدة - الاتصال اللاسلكي باستخدام الضوء.

استخدم الباحثون مصباح LED صغير، ينقل 3.5 جيجابت من المعلومات في الثانية من خلال كل من الألوان الثلاثة "الأساسية" - الأحمر والأخضر والأزرق - التي تشكل معًا الضوء "الأبيض" العادي.

وهذا يعني أنه من خلال إضافة القنوات، يمكنك نقل البيانات بسرعة إجمالية تبلغ 10 جيجابت في الثانية.

"Li-fi" هي تقنية جديدة (تم اختصار الاسم عن طريق القياس مع Hi-fi و Wi-fi المشهورين، من الكلمات الإنجليزية "light" - "light" و "fidelity" - " دقة")، واعدة بطريقة موثوقة ورخيصة للاتصال بالإنترنت من أي مكان تقريبًا باستخدام مصابيح LED خاصة.

السرعه العاليه

بدأ مشروع دراسة نقل البيانات باستخدام ما يسمى بالضوء المرئي فائق التوازي من قبل جامعات إدنبره وأكسفورد وكامبريدج ويتم تمويله من قبل مجلس أبحاث العلوم الهندسية والفيزيائية في المملكة المتحدة.

تبعث مصابيح microLED الصغيرة، التي تم تطويرها في جامعة ستراثكلايد في جلاسكو، تيارات متوازية من الضوء، وبالتالي تضاعف كمية البيانات التي يمكن نقلها لكل وحدة زمنية.

"تخيل رأس دش يوجه الماء في تيارات متوازية تمامًا، وجعلنا الضوء يتصرف بنفس الطريقة"، يوضح البروفيسور هارالد هاس، خبير النقل اللاسلكي البصري بجامعة إدنبرة وأحد المبادرين للمشروع.

تعليق على الصورة يعمل البروفيسور هارالد هاس على تطوير تكنولوجيا جديدة منذ عشر سنوات

سمحت تقنية التعديل الرقمي التي تسمى تقسيم تقسيم التردد المتعامد (OFDM) للعلماء باستخدام مصابيح microLED لنقل ملايين من حزم الضوء ذات شدة متفاوتة في الثانية. وببساطة، يتم تشغيل المصابيح وإيقافها - ولكن بسرعة فائقة.

تعمل مفاتيح التشغيل والإيقاف هذه على إنشاء كميات هائلة من البيانات الثنائية، وسلاسل من الآحاد والأصفار، يتم إرسالها بسرعة عالية.

في وقت سابق من هذا العام، ادعى علماء ألمان من معهد فراونهوفر هاينريش هيرتز أنهم تمكنوا من تحقيق سرعات نقل البيانات باستخدام مصابيح LED تبلغ 1 جيجابت في الثانية في ظروف المختبر.

وفي أكتوبر/تشرين الأول، أفاد باحثون صينيون أنهم قاموا ببناء مصباح LED على شريحة دقيقة تبلغ سرعتها 150 ميجابت في الثانية، مما يوفر اتصالاً بالإنترنت لأربعة أجهزة كمبيوتر في وقت واحد.

"جودة الضوء"

قام البروفيسور هارالد هاس بتطوير تقنية لاي فاي لمدة عشر سنوات. في اللغة العلمية، تسمى هذه التقنية "الاتصال بالضوء المرئي"، أو اختصارًا VLC ("الاتصال بالضوء المرئي").

في عام 2011، أظهر هاس أن مصباح LED المجهز بتقنية معالجة الإشارات يمكنه نقل صور فيديو "عالية الوضوح" إلى الكمبيوتر.

لقد توصل أيضًا إلى اسم أكثر رنانًا لتقنية VLC - "دقة الضوء" أو ببساطة "li-fi".

تعد تقنية "Li-fi" بأن تكون وسيلة أرخص وأكثر كفاءة في استخدام الطاقة لنقل البيانات من أنظمة الراديو اللاسلكية الحالية، وذلك نظرًا لتوافر مصابيح LED وانتشارها في كل مكان.

الضوء المرئي هو جزء من الطيف الكهرومغناطيسي، وهو أوسع بـ 10 آلاف مرة من طيف الراديو. من المحتمل أن يوفر الضوء عرضًا غير محدود لقناة نقل البيانات تقريبًا.

ووفقا للبروفيسور هاس، هناك ميزة أخرى للتكنولوجيا الجديدة وهي أنه من خلال التوزيع المتساوي لأجهزة إرسال LED، يمكن تحقيق اتصالات إنترنت أكثر دقة واستقرارًا داخل المباني.

لطالما كان عيب أجهزة توجيه Wi-Fi التقليدية هو أن الإشارة تضعف كلما ابتعدت عن جهاز الإرسال، وفي المنازل والمكاتب توجد مناطق يكون فيها الاتصال ضعيفًا جدًا بحيث يصبح الاتصال بالإنترنت غير مستقر أو ينقطع تمامًا.

بالإضافة إلى ذلك، لا يمر الضوء المرئي عبر الجدران، لذا من المحتمل أن تكون تقنية VLC أكثر أمانًا من شبكات Wi-Fi التقليدية من حيث الحفاظ على سرية نقل البيانات، كما يشير البروفيسور هاس.

هل تتصل بالإنترنت عبر شبكة Wi-Fi؟ هل تحب السرعة؟ ألا تريد ذلك بشكل أسرع؟

اخترع البروفيسور هارالد هاس تقنية Li-Fi - وهي تقنية لنقل المعلومات "بسرعة فائقة" تسمح لك بتوزيع الإنترنت من خلال... مصباح كهربائي.

ماذا حدثلي— فاي إنترنت

من الناحية الفنية، يتم تنفيذ ذلك باستخدام شريحة مدمجة في مصباح LED - مثل "المصباح الكهربائي" قادر على نقل البيانات أسرع مائة مرة من أجهزة المودم التي تستخدم التقنيات التقليدية.

يبدو وكأنه أخبار من المستقبل البعيد؟ ومع ذلك، فقد أصبح هذا حقيقة بالفعل - فالأجهزة التي تعمل بتقنية Haas موجودة بالفعل في السوق.

→ المبتدئين، اقرأوا —

ما هو لاي فاي على أي حال؟?

هذه تقنية نقل بيانات عالية السرعة تستخدم الضوء في الطيف المرئي كـ "حامل". أثناء الإرسال، تومض مصابيح LED، ويتم إيقاف تشغيلها وتشغيلها لفترات قصيرة جدًا. تردد الوميض مرتفع جدًا بحيث يستحيل على العين البشرية ملاحظة الوميض، مما يجعل من الممكن استخدام المصابيح المزودة بمصابيح LED هذه للإضاءة.

لقد تم اختبار ماهية تقنية Li-Fi في الواقع من قبل شركة Velmenni الإستونية. قام موظفوها بتركيب المعدات المناسبة في العديد من مرافق الإنتاج والمكاتب في تالين وقاموا بقياس سرعة الإرسال. وكانت النتيجة مذهلة: تم نقل المعلومات عبر تقنية Li-Fi بسرعة 1 جيجابت في الثانية! للمقارنة، في معظم شبكات Wi-Fi، لا يتجاوز متوسط سرعة الإرسال 10 ميغابت في الثانية.

ولن أتسرع في القول إن هذه التكنولوجيا الجديدة هي المستقبل. على الأرجح، لن يتسبب ظهور Li-Fi في اختفاء شبكة Wi-Fi - فهذه الطرق لنقل المعلومات سوف تتعايش بسلام لفترة طويلة. سيتم تركيب معدات WiFi حيثما كان ذلك مبررًا وممكنًا. وستكتسب أجهزة مثل أجهزة الكمبيوتر المحمولة والهواتف الذكية والأدوات المماثلة خيارًا يسمح لك بالتبديل "بسلسة" بين شبكات الجيل الثالث "القديمة" وشبكة Wi-Fi والإنترنت الخفيف "الأحدث".

ويتوقع ديباك سولانكي، الرئيس التنفيذي لشركة Velmenni، اعتمادًا واسع النطاق لطريقة المصباح الكهربائي لنقل البيانات في السنوات القادمة. وفي غضون ذلك، يفكر المهندسون في كيفية الاستفادة من التكنولوجيا لأولئك المستخدمين الذين يرغبون في العمل على أجهزة متصلة بالإنترنت ليس فقط مع إضاءة المصابيح، ولكن أيضًا في الظلام الدامس.

أخبر البروفيسور هاس العالم العلمي عن ماهية الليفي قبل خمس سنوات. بحلول ذلك الوقت، كان قد عمل على تطوير "الإنترنت الخفيف" لمدة عشر سنوات تقريبًا. وبالمناسبة، فإن الاسم العلمي لهذه التقنية هو الاتصال بالضوء المرئي (ويختصر بـ VLC).

→ هل رأيت هذا؟ —

في عام 2011، أظهر هارالد هاس كيف ينقل مصباح LED المزود بشريحة خاصة فيديو عالي الدقة (HD) إلى جهاز كمبيوتر. بحلول ذلك الوقت، كان العالم قد توصل إلى اسم أكثر رنانًا لهذه التقنية، حيث أعاد تسمية VLC إلى li-fi (اختصار لـ Light Fidelity).

نظرًا لتكلفة مصابيح LED وتوافرها وانتشارها في كل مكان، تعد اتصالات Li-Fi بأن تكون حلاً أكثر كفاءة في استخدام الطاقة وأرخص من أنظمة الراديو اللاسلكية المستخدمة اليوم.

ذلك الجزء من الطيف الكهرومغناطيسي، وهو الضوء المرئي، أوسع بـ 10 آلاف مرة من طيف الراديو. العرض المحتمل لقناة الإرسال "الخفيفة" يكاد يكون غير محدود. تشمل مزايا تقنية Li-Fi، وفقًا لهاس، اتصالاً أكثر استقرارًا ودقة لأجهزة الكمبيوتر بالشبكات داخل المباني - والشيء الرئيسي هو توزيع أجهزة إرسال LED بالتساوي. يعد هذا مهمًا بشكل خاص نظرًا للضعف الشديد للإشارة الصادرة من جهاز توجيه Wi-Fi عادي أثناء الابتعاد عن المودم (ونتيجة لذلك، تظهر في المكاتب والمباني السكنية مناطق ذات اتصالات ضعيفة بحيث يصبح من المستحيل الاتصال بالشبكة الإنترنت فيها).

ما هو lifei من الناحية الأمنية؟

لا يمكن للضوء المرئي أن يمر عبر الجدران. يعتقد البروفيسور هاس أن هذه الخاصية تجعل تقنية VLC أكثر موثوقية في المسائل المتعلقة بسرية المعلومات المرسلة من شبكة Wi-Fi الشائعة اليوم.

ما هو لاي فاي

تقنية لاسلكية تعمل مثل شبكة Wi-Fi، ولكنها أسرع بعدة مرات وتستخدم الضوء المرئي بدلاً من موجات الراديو. في ظروف المختبر، تمكنوا من نقل البيانات عبر Li-Fi بسرعة 224 جيجابت/ثانية، وهي أسرع 22.4 مرة من السرعة القصوى لمعيار Wi-Fi المتطور IEEE 802.11ax، وأسرع 30 مرة من IEEE 802.11ac. (يتم استخدامه، على سبيل المثال، في MacBook Pro 2015).

ماذا تسمح هذه السرعة؟

في ثانية واحدة، يمكنك تنزيل ما يقرب من 20 فيلمًا عالي الدقة، أو أرشيفًا يضم 50000 صورة فوتوغرافية، أو ما يعادل نصًا يحتوي على مستودع كتب بمساحة 2000 متر مربع تقريبًا. م.

كيف تعمل

يتم لعب دور جهاز التوجيه بواسطة مصباح LED (أحيانًا ثلاثة: الأحمر والأخضر والأزرق)، يومض بسرعة كبيرة بحيث ترى العين البشرية تدفقًا ضوئيًا موحدًا. يتم استقبال معلومات إرسال الوميض بواسطة كاشف ضوئي، والذي يقوم بفك تشفير المعلومات. هذه هي الطريقة التي يتمكن بها الكمبيوتر المحمول من الوصول إلى الإنترنت. يتم الحصول على السرعة العالية لـ Li-Fi لعدة أسباب: الطول الموجي القصير وكثافة الإشارة العالية وقناة نقل واسعة (الطيف الترددي للضوء المرئي أوسع بكثير من طيف موجات الراديو).

لماذا تعتبر تقنية Li-Fi أسوأ من شبكة Wi-Fi؟

Li-Fi ليس الاتصال الأكثر موثوقية. يعمل بشكل جيد داخل الغرفة وعلى مسافة حوالي 10 أمتار، لكن جهاز التوجيه لن يتمكن من نقل الإشارة إلى غرفة أخرى (الغريب أن الضوء لا يمر عبر الجدران). لا تتطلب تقنية Li-Fi التشغيل على خط البصر. إذا قمت بوضع جدول بين جهاز التوجيه والكاشف، فلن يختفي الوصول إلى الإنترنت: سوف ينعكس الضوء من الجدران ويصل إلى الكاشف، ولكن السرعة ستنخفض إلى 70 ميجابت/ثانية. في الهواء الطلق، سيعمل جهاز التوجيه فقط في الظلام أو في السحب الكثيفة - وبعد ذلك على مسافة قصيرة جدًا. في ضوء الشمس الساطع، كما هو الحال مع المصادر الاصطناعية الأخرى، أو على سبيل المثال، في حالة الضباب، لن يتمكن جهاز التوجيه من نقل البيانات. شبكة Wi-Fi ليس لديها مشاكل مع هذا.

لماذا هو أفضل من واي فاي؟

والأهم من ذلك أنه أسرع بكثير من الاتصالات عبر أجهزة توجيه Wi-Fi العادية، ومن الناحية النظرية يمكن زيادة السرعة عدة مرات. من الصعب اختراق شبكة Li-Fi لأن الإشارة لا تخرج من الغرفة. لا يحتاج جهاز التوجيه إلى إهدار الطاقة على التدفئة (كما هو الحال مع شبكة Wi-Fi)، لذلك سيعمل بشكل اقتصادي. وبما أن نقل الضوء يظل مجانيًا، فلن تضطر الشركات إلى دفع تكاليف ترخيص الترددات الراديوية.

أين يمكنك استخدام تقنية Li-Fi

توصل المطورون والصحفيون إلى ثلاثة مجالات سيبدأ فيها توزيع الإنترنت من خلال المصابيح الكهربائية في المستقبل القريب. أولا، على الطائرات. تتداخل شبكة Wi-Fi مع أجهزة واتصالات الطائرة، كما تزيد الكابلات الزائدة من وزن الطائرة. يبدو أن Li-Fi هو الحل المثالي: لن تتجاوز إشارتها مقصورة الركاب، ولا تزن المعدات شيئا تقريبا. ثانيًا، يمكن استخدام تقنية Li-Fi في البنوك والمنظمات التي تقدر السرية. في هذه الحالة، سيصبح عيب جهاز توجيه Li-Fi (الموزع داخل الغرفة فقط) حاجزًا أمنيًا إضافيًا: لن يتمكن المهاجمون خارج الغرفة من اعتراض الإشارة، وسيكون من الأسهل التحكم في التسريبات بداخلها. ثالثًا، الصناعة ومعالجة البيانات الثقيلة وإنتاجها، حيث يلزم نقل كمية كبيرة من البيانات بسرعة.

أين يتم استخدامه الآن؟

حتى الآن، لا يزال النظام قيد الاختبار فقط، ولكن في نهاية العام الماضي، قامت الشركة الإستونية الناشئة Velmenni بتثبيت شبكة Li-Fi يتم من خلالها نقل البيانات بسرعة 1 جيجابت / ثانية (للمقارنة: أسرع تعريفة Rostelecom في موسكو 100 ميجابت/ثانية). لقد كان التحول الكامل إلى Li-Fi أمرًا صعبًا، لذلك استخدم Velmenni شبكة مشتركة: Wi-Fi وLi-Fi.

من اخترع هذه التقنية

تمت صياغة مبدأ تشغيل Li-Fi لأول مرة من قبل عالم فيزياء ألماني يبلغ من العمر 46 عامًا وأستاذ بجامعة إدنبرة هارالد هاس. منذ عام 2007، قام هو وطلابه بتجربة نقل البيانات من خلال لمبة إضاءة LED من ايكيا، وفي عام 2011، تحدث هاس عن رؤيته للمستقبل في مؤتمر TED. أسس البروفيسور شركة PureLiFi، التي تجري الأبحاث وتنتج أحيانًا أجهزة توجيه LED. لم تكن فكرة هاس جديدة بشكل أساسي، ففي عام 1880، حاول ألكسندر بيل نقل الصوت باستخدام إشارة ضوئية إلى جهاز يسمى photophone. لقد أخذ هاس تجارب بيل إلى مستوى جديد وقرر نقل المعلومات بدلاً من الصوت.

لماذا نحتاج إلى تقنية Li-Fi في المستقبل؟

يقول هاس إن شبكة Wi-Fi لن تتمكن من التعامل مع إنترنت الأشياء. بحلول عام 2020، سيكون هناك 20.8 مليار جهاز يمكن ارتداؤه وأجهزة منزلية ذكية في العالم، أي ما يقرب من ثلاثة لكل شخص. إذا بدأوا في إرسال البيانات عبر شبكة Wi-Fi في نفس نطاق التردد، فسيبدأ التداخل في إعاقة الإرسال. اليوم، يمكن ملاحظة هذا الانخفاض في السرعة في الأماكن المزدحمة التي بها العديد من أجهزة التوجيه العاملة. وبحلول عام 2025-2030، سيصبح الوضع أكثر تعقيدًا. يتصور هاس عالماً حيث يمكن سماع الإنترنت من كل مصباح كهربائي (تحتاج إلى تعديل للقيام بذلك)، ويمكن تنزيل مقاطع الفيديو من مصباح الشارع، وتتواصل السيارات مع بعضها البعض من خلال ضوء مصابيحها الأمامية.

هل تنتمي تقنية Li-Fi إلى منظمة واحدة؟

لا، فهو يقوم بالبحث ويروج للفكرة بين المصنعين ويحصل على التمويل. لكن هناك شركات أخرى: في عام 2014، تمكنت من نقل البيانات عبر الضوء بسرعة 1.25 جيجابت/ثانية، وSisoft - بسرعة . في الآونة الأخيرة، أصبحت ناسا وأبل مهتمتين بـ Li-Fi (في كود iOS 9.1 تدعم نقل الضوء).

متى ستنتهي خدمة الواي فاي

على الأرجح ليس قريبًا (على الأقل في المستقبل القريب). حتى مطوري نقل الضوء يعترفون بذلك. وفي غضون ثلاث إلى أربع سنوات، عندما تظهر أجهزة توجيه LED الأولى في السوق الاستهلاكية، فإنها ستستخدم مزيجًا من شبكات Li-Fi وWi-Fi. لكن الأخير سيستمر في الوجود، لأن Li-Fi لا يزال لديه مشاكل لم يتم حلها (الإرسال الخارجي).