Internet přes světelné paprsky – budoucnost nebo výstřel vedle?

LiFi spadá do kategorie tzv. optických bezdrátových přenosů, kam dále spadají například přenosy založené na infra-červených nebo ultra-fialových vlnách. Za komercionalizací a vývojem této technologie stojí Harald Haas, který ji vyvinul, a skotská firma pureLiFi (proto se můžeme setkat i s tímto označením).

Datové přenosy pomocí technologie LiFi jsou založeny na modulování světelných paprsků a jejich odesílání a přijímání speciálními foto-citlivými vysílači a přijímači. Jen pro úplnost si doplňme, že tyto světelné paprsky nejsou pro lidské oko viditelné. A bát se nemusíte ani blikání, které je základem přenosu dat – je tak rychlé, že jej lidské oko nedokáže postřehnout.

Jak to funguje

Princip činnosti LiFi je velmi jednoduchý. Při napájení konstantním proudem LED žárovka vydává konstantní proud fotonů (světla). A protože jsou LED žárovky polovodičová zařízení, může být jejich světelný výkon modulován při extrémně vysokých rychlostech a následně detekován fotodetektorem (fotodiodou). Použití této techniky pak ve výsledku umožňuje vysokorychlostní přenos informací přímo z LED žárovky. Problémem není ani provoz ve vysoce jasném nebo sluncem zalitém prostředí. Autoři se chlubí dokonce i úspěšnými testy v prostředí se světlem na úrovni 77 000 luxy.

Naopak, pokud jsou LiFi světla úplně zhasnutá, šíření světelného signálu není možné. V současném stádiu vývoje je spodní hranice zaručující funkčnost přenosů 60 luxů.

Komunikace využívající rádiových vln ve srovnání s LiFi vyžaduje rádiové okruhy, antény a komplexní přijímač, LiFi tedy není zdaleka tak komplexní a využívá modulační metody podobné jako u jednoduchých zařízení, jakými jsou například dálková ovládání s IR diodou.

Na jedné straně „barikády“ tedy stojí koncové zařízení (například notebook vybavený externím USB modulem; pracuje se však na další miniaturizaci, aby bylo možné technologii integrovat přímo do koncových zařízení), na straně druhé síťová infrastruktura tvořená LED světly a „prvky na pozadí“. Zmiňovaný USB modul (prohlédnout si jej můžete na obrázku) je osazen digitálním datovým modulátorem, který v kooperaci s infračervenou LED diodou zajistí datové přenosy s rychlostí až 43 Mb/s (v obou směrech). Samotná LED svítidla však samozřejmě zvládají v jeden moment obsloužit více připojených klientů.

„Prvkem na pozadí“ je přístupový (řídící) bod LiFi-XC, který poskytuje veškeré potřebné zázemí. Výhodou je, že přístupový bod by podle výrobce neměl být příliš vybíravý a měl by spolupracovat se širokou škálou LED světel. Pro propojení svítidel je v současné chvíli doporučováno PoE připojení u nových instalací, při modernizaci stávající infrastruktury je doporučováno tzv. PLC (PowerLine) vedení. Vše lze samozřejmě zasadit do již existujících počítačových sítí.

Za nevýhodu lze považovat nutnost přímé viditelnosti mezi vysílačem a přijímačem. V momentě, kdy není možné viditelnosti dosáhnout, se nabízí využití dalších komplementárních technologií, například Wi-Fi nebo Bluetooth.

Využití

Pro LiFi se nabízí celá řada příhodných využití. Využití je možné v podstatě všude, kde je nasazeno LED osvětlení. LiFi je svými vlastnostmi technologie vhodná zejména pro doplnění jiných metod bezdrátových přenosů mimo jejich současné pojetí. Již dnes existuje několik reálných nasazení a důvodů, proč LiFi implementovat.

LiFi zajistí bezpečnou bezdrátovou komunikaci a lze jej nasadit i do prostředí, ve kterém není umožněna klasická rádiová RF komunikace, jako jsou například petrochemické závody nebo zdravotnická zařízení. Svými vlastnostmi, jako jsou rychlé datové přenosy, hustota pokrytí a spolehlivý provoz, jde o vhodný nástroj také pro firemní použití, chytré budovy a města nebo například inteligentní dopravu.

Reálné využití je připraveno na celou řadu možných scénářů. Začít můžeme těmi menšími, typicky chytrým osvětlením bytů, kanceláří, firem, úřadů, obchodů a obchodních center nebo třeba škol. Všude, kde se využívají LED světla, mohou být snadno doplněny dalších zásadní funkce. Každá LiFi žárovka disponuje unikátní IP adresou, díky čemuž lze monitorovat a ovládat osvětlení v celém objektu nebo areálu. Vhodným odbytištěm jsou také chytré domácnosti nebo chytré domy. LiFi sem přináší jednoduchou, bezpečnou a zároveň spolehlivou bezdrátovou komunikaci.

LiFi se však hodí také pro každodenní připojení k internetu, streamování (video)konferencí, připojení tenkých klientů apod. ve firmách. Čím je vyšší důraz na bezpečnost, tím více stojí implementace za zvážení.

V nemocnicích a dalších typech zdravotnických zařízení se LiFi uplatní díky tomu, že neprodukuje žádné elektromagnetické záření a proto nehrozí narušení činnosti žádných lékařských přístrojů a pomůcek, ani MRI skenerů a dalších.

Pokračovat můžeme chytrými městy, jejichž integrální součástí by se LiFi mohlo stát. Technologii by bylo možné použít například pro vzdálené ovládání osvětlení a dalších součástí infrastruktury nebo pro monitoring různých provozů a zároveň by díky tomu bylo možné snížit přehlcení některých míst všudypřítomnými rádiovými paprsky. V chytré hromadné dopravě se LiFi neuplatní jen pro připojení uživatelů dopravních prostředků, ale také pro komunikaci vozů jako takových, například pro komunikaci řidiče mezi sebou nebo pro komunikaci řidičů s centrálami apod.

Klíčové vlastnosti

Bezpečnost. Světlo není schopné projít zdmi, jeho dosah lze tedy kontrolovat ve fyzickém prostoru. Technologie společnosti pureLiFi navíc dále umožňuje další regulaci například omezením zařízení, které mohou signál vysílat a přijímat. Uživatelé tedy mohou sledovat, kam data odcházejí. I díky tomu, že je pro LiFi potřeba speciální hardware, je riziko „odposlechu“ podstatně nižší než u jiných komunikačních technologií.

Nepodléhá rušení. Komunikace prostřednictvím rádiových vln, typicky Wi-Fi, ale i mnohé další metody, je náchylná na rušení pocházející z celé řady koncových zařízení (bezdrátových a mobilních telefonů nebo třeba mikrovlnných trub) a například i sousedních Wi-Fi sítí. LiFi signál může být definován osvětlovanou plochou, což umožňuje rušení značně omezit nebo zcela odstranit.

Vysoká hustota dat. Díky tomu, že v případě LiFi nedochází ke sdílení přenosového pásma s ostatními přístroji a uživateli, lze nabídnout ve srovnání s Wi-Fi až tisíckrát vyšší hustotu přenášených dat na metr čtvereční. Z hlediska efektivity přenosu dat je toto velmi důležitá vlastnost. Například v místnosti se šesti LiFi světly, z nichž je každé schopno přenášet data rychlostí až 42 Mbps, lze dosáhnout celkové kapacity až 252 Mbps. Na druhou stranu se autoři v teoretické rovině chlubí rychlostmi až 100 Gb/s, nezbývá tedy než si počkat na reálná nasazení.

Lokalizační služby. LiFi systém je kompletně zasíťovaný a každé podporované světlo má unikátní IP adresu, což znamená, že do projektu je možné snadno doplnit také poziční služby (tzv. geofencing).

Efektivita. LiFi umožňuje využívat infrastrukturu pro osvětlení a díky tomu, že LED osvětlení je dnes již široce rozšířené a přijímané, lze dále zvýšit jeho efektivitu a užitečnost.

Současná situace

V tuto chvíli nelze LiFi infrastrukturu běžně komerčně zakoupit, výrobce ale zájemcům nabízí možnost zapojit se do tzv. „proof of concept“ projektů a dalších typů spolupráce. Autoři v současné chvíli pracují na minimalizaci a dalším vyladění fungování tak, aby bylo technologii možné zahrnout do různých zařízení včetně telefonů, tabletů a notebooků.

Firma pureLiFi v současné chvíli spolupracuje například s francouzským výrobcem Lucibel a ve světě probíhá již několik pilotních projektů. Jako jeden z prvních projektů můžeme zmínit například nasazení LiFi v pařížském ústředí developerské firmy Sogeprom o ploše 3 500 metrů čtverečních. Různých pilotních projektů v tuto chvíli ve světě probíhá více než 20.