Li -Fi - Li-Fi

For ikke å forveksle med Wi-Fi .
Li-Fi teknologi
Introdusert Mars 2011 ; For 10 år siden ( 2011-03 )
Industri Digital kommunikasjon
Koblingstype Synlig lyskommunikasjon
Fysisk rekkevidde synlig lysspekter , ultrafiolett og infrarød stråling

Li-Fi (også skrevet som LiFi ) er en trådløs kommunikasjonsteknologi som bruker lys til å overføre data og posisjon mellom enheter. Begrepet ble først introdusert av Harald Haas under en TEDGlobal -tale i 2011 i Edinburgh .

Rent teknisk er Li-Fi et lyskommunikasjonssystem som er i stand til å overføre data ved høye hastigheter over det synlige lyset , ultrafiolett og infrarødt spektrum. I sin nåværende tilstand kan bare LED -lamper brukes til overføring av data i synlig lys.

Når det gjelder sluttbruk , ligner teknologien på Wi-Fi -den viktigste tekniske forskjellen er at Wi-Fi bruker radiofrekvens for å indusere en spenning i en antenne for å overføre data, mens Li-Fi bruker modulering av lysintensitet til overføre data. Li-Fi kan teoretisk overføre med hastigheter på opptil 100 Gbit/s. Li-Fi's evne til å fungere trygt i områder som ellers er utsatt for elektromagnetisk interferens (f.eks. Flyhytter , sykehus, militær) er en fordel. Teknologien utvikles av flere organisasjoner over hele verden.

Teknologi detaljer

Image
li-fi moduler

Li-Fi er et derivat av optisk trådløs kommunikasjon (OWC) teknologi, som bruker lys fra lysemitterende dioder (LED) som et medium for å levere nettverk, mobil, høyhastighets kommunikasjon på samme måte som Wi-Fi . Li-Fi-markedet anslås å ha en sammensatt årlig vekstrate på 82% fra 2013 til 2018 og være verdt over 6 milliarder dollar per år innen 2018. Imidlertid har markedet ikke utviklet seg som sådan, og Li-Fi er fortsatt med en nisje markedet, hovedsakelig for teknologievaluering.

Synlig lyskommunikasjon (VLC) fungerer ved å slå strømmen til lysdiodene av og på med en veldig høy hastighet, for rask til å bli lagt merke til av det menneskelige øyet, og det gir derfor ingen flimring. Selv om Li-Fi-lysdioder må holdes på for å overføre data, kan de dimmes til under menneskelig synlighet mens de fortsatt sender ut nok lys til å bære data. Dette er også en stor flaskehals for teknologien når den er basert på det synlige spekteret, ettersom den er begrenset til belysningsformålet og ikke ideelt tilpasset et mobilkommunikasjonsformål. Teknologier som tillater roaming mellom forskjellige Li-Fi-celler, også kjent som overlevering, kan tillate sømløs overgang mellom Li-Fi. Lysbølgene kan ikke trenge inn i vegger, noe som betyr mye kortere rekkevidde og lavere hackingspotensial i forhold til Wi-Fi. Direkte siktlinje er ikke nødvendig for Li-Fi for å overføre et signal; lys reflektert fra vegger kan oppnå 70 Mbit/s .

Li-Fi har fordelen av å være nyttig i elektromagnetisk følsomme områder som i flyhytter, sykehus og atomkraftverk uten å forårsake elektromagnetisk interferens . Både Wi-Fi og Li-Fi overfører data over det elektromagnetiske spekteret , men mens Wi-Fi bruker radiobølger, bruker Li-Fi synlig, ultrafiolett og infrarødt lys. Mens den amerikanske føderale kommunikasjonskommisjonen har advart om en potensiell spektrumkrise fordi Wi-Fi er nær full kapasitet, har Li-Fi nesten ingen begrensninger på kapasiteten. Det synlige lysspekteret er 10 000 ganger større enn hele radiofrekvensspekteret . Forskere har nådd datahastigheter på over 224 Gbit/s, som var mye raskere enn vanlig raskt bredbånd i 2013. Li-Fi forventes å være ti ganger billigere enn Wi-Fi. Kort rekkevidde, lav pålitelighet og høye installasjonskostnader er de potensielle ulempene.

PureLiFi demonstrerte det første kommersielt tilgjengelige Li-Fi-systemet, Li-1st, på Mobile World Congress 2014 i Barcelona.

Bg-Fi er et Li-Fi-system som består av en applikasjon for en mobil enhet, og et enkelt forbrukerprodukt, som en IoT ( Internet of Things ) -enhet, med fargesensor, mikrokontroller og innebygd programvare. Lys fra displayet på den mobile enheten kommuniserer med fargesensoren på forbrukerproduktet, som konverterer lyset til digital informasjon. Lysdioder gjør at forbrukerproduktet kan kommunisere synkront med den mobile enheten.

Historie

Professor Harald Haas skapte begrepet "Li-Fi" på TED Global Talk i 2011, der han introduserte ideen om "trådløse data fra alle lys". Han er professor i mobilkommunikasjon ved University of Edinburgh , og en av grunnleggerne av pureLiFi sammen med dr Mostafa Afgani.

Det generelle uttrykket " synlig lyskommunikasjon " (VLC), hvis historie går tilbake til 1880 -årene, inkluderer all bruk av det synlige lyset i det elektromagnetiske spekteret for å overføre informasjon. D-Light-prosjektet ved Edinburghs Institute for Digital Communications ble finansiert fra januar 2010 til januar 2012. Haas promoterte denne teknologien i sin 2011 TED Global talk og hjalp med å starte et selskap for å markedsføre den. PureLiFi, tidligere pureVLC, er et originalt utstyrsprodusentfirma som er etablert for å kommersialisere Li -Fi -produkter for integrering med eksisterende LED -belysningssystemer.

I oktober 2011 dannet en forskningsorganisasjon Fraunhofer IPMS og industribedrifter Li-Fi-konsortiet , for å fremme høyhastighets optiske trådløse systemer og for å overvinne den begrensede mengden radiobasert trådløst spekter som er tilgjengelig ved å utnytte en helt annen del av det elektromagnetiske spekteret .

En rekke selskaper tilbyr enveis-VLC-produkter, som ikke er det samme som Li-Fi-et begrep definert av IEEE 802.15.7r1 standardiseringskomité.

VLC-teknologi ble stilt ut i 2012 ved bruk av Li-Fi. I august 2013 ble datahastigheter på over 1,6 Gbit/s demonstrert over en enfarget LED. I september 2013 sa en pressemelding at Li-Fi eller VLC-systemer generelt ikke krever synsfelt. I oktober 2013 ble det rapportert at kinesiske produsenter jobbet med utviklingssett for Li-Fi.

I april 2014 kunngjorde det russiske selskapet Stins Coman utviklingen av et trådløst lokalt nettverk Li-Fi kalt BeamCaster. Den nåværende modulen overfører data med 1,25 gigabyte per sekund (GB/s), men de regner med å øke hastigheter på opptil 5 GB/s i nær fremtid. I 2014 ble det etablert en ny rekord av Sisoft (et meksikansk selskap) som var i stand til å overføre data med hastigheter på opptil 10 GB/s over et lysspekter som sendes ut av LED -lamper.

Nylige integrerte CMOS optiske mottakere for Li-Fi-systemer er implementert med skredfotodiode (APDS) som er meget følsomt utstyr. I juli 2015 har IEEE drevet APD i Geiger-modus som en enkelt fotonskreddiode (SPAD) for å øke effektiviteten i energibruken og gjøre mottakeren enda mer sensitiv. Denne operasjonen kan også utføres som kvantebegrenset følsomhet som gjør mottakere i stand til å oppdage svake signaler på lang avstand.

I juni 2018 besto Li-Fi en test av et BMW- anlegg i München for drift i et industrimiljø. BMW-prosjektleder Gerhard Kleinpeter håper på miniatyrisering av Li-Fi- mottakere , for at Li-Fi skal brukes effektivt i produksjonsanlegg.

i august 2018 hadde Kyle Academy , en ungdomsskole i Skottland , pilot på bruken av Li-Fi på skolen. Studentene kan motta data gjennom en tilkobling mellom sine bærbare datamaskiner og en USB-enhet som er i stand til å oversette den raske på / av-strømmen fra tak-LED-ene til data.

I juni 2019 testet det franske selskapet Oledcomm sin Li-Fi-teknologi på Paris Air Show i 2019 . Oledcomm håper å samarbeide med Air France i fremtiden for å teste Li-Fi på et fly under flyging.

Standarder

Som Wi-Fi er Li-Fi trådløst og bruker lignende 802.11-protokoller , men den bruker også ultrafiolett , infrarød og synlig lyskommunikasjon (i stedet for radiofrekvensbølger), som har mye større båndbredde .

En del av VLC er modellert etter kommunikasjonsprotokoller etablert av IEEE 802 -arbeidsgruppen. Imidlertid er IEEE 802.15 .7-standarden utdatert: den tar ikke hensyn til den siste teknologiske utviklingen innen optisk trådløs kommunikasjon, spesielt med introduksjonen av optiske ortogonale frekvensdelingsmultiplexering (O-OFDM) modulasjonsmetoder som er optimalisert for datahastigheter, tilgang med flere og energieffektivitet. Innføringen av O-OFDM betyr at en ny stasjon for standardisering av optisk trådløs kommunikasjon er nødvendig.

Ikke desto mindre definerer IEEE 802.15.7 -standarden det fysiske laget (PHY) og medietilgangskontrolllaget (MAC). Standarden er i stand til å levere nok datahastigheter til å overføre lyd-, video- og multimediatjenester. Den tar hensyn til mobilitet for optisk overføring, kompatibilitet med kunstig belysning i infrastrukturer og interferens som kan genereres av omgivelsesbelysning. MAC -laget tillater bruk av lenken med de andre lagene som med TCP/IP -protokollen.

Standarden definerer tre PHY -lag med forskjellige hastigheter:

  • PHY 1 ble etablert for utendørs bruk og fungerer fra 11,67 kbit/s til 267,6 kbit/s.
  • PHY 2 -laget tillater å nå datahastigheter fra 1,25 Mbit/s til 96 Mbit/s.
  • PHY 3 brukes for mange utslippskilder med en spesiell modulasjonsmetode kalt fargeskifting (CSK). PHY III kan levere hastigheter fra 12 Mbit/s til 96 Mbit/s.

Modulasjons-formatene som gjenkjennes for PHY I og PHY II er på-av-nøkling (OOK) og variabel pulsposisjon modulasjon (vppm). The Manchester koding brukes for PHY I og II PHY lag omfatter klokken inne de overførte data ved å representere en logisk 0 til en OOK symbolet "01" og en logisk 1 med en OOK symbolet "10", alle med en DC-komponent. DC -komponenten unngår lysutslettelse i tilfelle en utvidet kjøring av logiske 0 -er.

Den første VLC -smarttelefonprototypen ble presentert på Consumer Electronics Show i Las Vegas fra 7. til 10. januar i 2014. Telefonen bruker SunPartners Wysips CONNECT, en teknikk som konverterer lysbølger til brukbar energi, noe som gjør telefonen i stand til å motta og dekode signaler uten tegner på batteriet. Et klart tynt lag med krystallglass kan legges til små skjermer som klokker og smarttelefoner som gjør dem soldrevne. Smarttelefoner kan få 15% mer batterilevetid i løpet av en vanlig dag. De første smarttelefonene som bruker denne teknologien bør komme i 2015. Denne skjermen kan også motta VLC -signaler så vel som smarttelefonkameraet. Kostnaden for disse skjermene per smarttelefon er mellom $ 2 og $ 3, mye billigere enn de fleste nye teknologier.

Signify Lighting Company (tidligere Philips Lighting ) har utviklet et VLC -system for kunder i butikker. De må laste ned en app på smarttelefonen, og deretter fungerer smarttelefonen med lysdiodene i butikken. Lysdiodene kan finne ut hvor de befinner seg i butikken og gi dem tilsvarende kuponger og informasjon basert på hvilken midtgang de er på og hva de ser på.

applikasjoner

Med kortbølgestrålingen som brukes av Li-Fi, kan ikke kommunikasjonen trenge gjennom vegger og dører. Dette gjør det mer sikkert og gjør det lettere å kontrollere tilgangen til et nettverk. Så lenge transparente materialer som vinduer er dekket, er tilgangen til en Li-Fi-kanal begrenset til enheter inne i rommet.

Hjem og bygningsautomasjon

Mange eksperter forutser en bevegelse mot Li-Fi i hjem fordi den har potensial for raskere hastigheter og sikkerhetsmessige fordeler med hvordan teknologien fungerer. Fordi lyset sender dataene, kan nettverket være inne i et enkelt fysisk rom eller en bygning som reduserer muligheten for et eksternt nettverksangrep. Selv om dette har flere implikasjoner i bedrifter og andre sektorer, kan hjemmebruk skyves fremover med økningen i hjemmeautomatisering som krever at store datamengder overføres gjennom det lokale nettverket.

Undervannsapplikasjon

De fleste fjernstyrte undervannsbiler (ROV -er) styres av kabelforbindelser. Lengden på kablingen setter en hard grense for driftsområdet, og andre potensielle faktorer som kabelens vekt og skjørhet kan være begrensende. Siden lys kan bevege seg gjennom vann, kan Li-Fi-basert kommunikasjon tilby mye større mobilitet. Li-Fi's verktøy er begrenset av avstanden lyset kan trenge gjennom vann. Betydelige mengder lys trenger ikke lenger inn enn 200 meter. Etter 1000 meter trenger det ikke noe lys inn.

Luftfart

Effektiv kommunikasjon av data er mulig i luftbårne miljøer, for eksempel et kommersielt passasjerfly som bruker Li-Fi. Å bruke denne lysbaserte dataoverføringen vil ikke forstyrre utstyr på flyet som er avhengig av radiobølger som radaren .

Sykehus

Medisinske fasiliteter bruker i økende grad fjernundersøkelser og til og med prosedyrer. Li-Fi-systemer kan tilby et bedre system for å overføre data med lav latens og høyt volum på tvers av nettverk. I tillegg til å gi en høyere hastighet, har lysbølger også redusert effekt på medisinske instrumenter . Et eksempel på dette vil være muligheten for at trådløse enheter brukes i MR lignende radiosensitive prosedyrer.

Kjøretøy

Kjøretøyer kan kommunisere med hverandre via front- og baklys for å øke trafikksikkerheten. Gatelys og trafikksignaler kan også gi informasjon om nåværende veisituasjoner.

Industriell automatisering

Overalt i industriområder må data overføres, Li-Fi er i stand til å erstatte glidringer , skyvekontakter og korte kabler, for eksempel Industrial Ethernet . På grunn av sanntid for Li-Fi (som ofte kreves for automatiseringsprosesser), er det også et alternativ til vanlige industrielle trådløse LAN-standarder. Fraunhofer IPMS, en forskningsorganisasjon i Tyskland, uttaler at de har utviklet en komponent som er veldig passende for industrielle applikasjoner med tidssensitiv dataoverføring.

Reklame

Gatelamper kan brukes til å vise reklame for nærliggende virksomheter eller attraksjoner på mobilenheter når en person passerer gjennom. En kunde som går inn i en butikk og går gjennom butikkens frontlys, kan vise gjeldende salg og kampanjer på kundens mobilenhet.

Se også

Referanser

Eksterne linker