Li-Fi — технология беспроводной связи видимого света. Она даёт пользователю возможность подключиться к быстрому каналу связи с высокой пропускной способностью, стоя под обычной светодиодной лампочкой. Технология не новая, её представили ещё в 2011 году. Но стандартизирована она только сейчас, так что вскоре можно ожидать появления систем связи нового типа. Подробности — под катом.
Связь на базе видимого света — это как?
В общем-то, ничего необычного. Li-Fi использует протоколы, аналогичные IEEE 802.11, но в качестве носителя информации используются не радиоволны, а видимый свет. Понятно, что на большие расстояния так информацию не передашь, поскольку нужна прямая видимость между приёмником и передатчиком, но для помещений это отличный вариант.
Пока что такая связь может работать только со светодиодными источниками освещения, с лампочками накаливания передачу данных осуществить не получится. В качестве приёмного элемента требуется кремниевый фотодиод с высоким откликом на видимый свет. Приёмные модули разработаны и испытываются.
Работает всё это достаточно просто: при быстром диммировании обычных LED-лампочек создаются короткие импульсы. Они преобразуются гаджетом-приёмником в электрический сигнал. Дальше сигнал преобразуется обратно в поток двоичных данных — аудио, видео, веб-файлы.
Диммирование незаметно для глаза человека, поэтому передача данных происходит тоже незаметно. Короткие импульсы передатчика преобразуются приёмником в электрический сигнал, ну а дальше уже происходит привычный и понятный процесс преобразования его в поток двоичных данных.
Ну хорошо, а что там со стандартизацией?
Буквально на днях Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers) добавил 802.11bb в качестве стандарта беспроводных коммуникаций на основе видимого света. Этот шаг приветствовали многие крупные и не очень технологические компании, которые уже разрабатывают различные системы на базе Li-Fi.
Преимущества у «светового вайфая» есть, и их немало. В частности, передача данных происходит по выделенному каналу с полным отсутствием помех. Это не Wi-Fi в здании с сотней точек беспроводного доступа, которые постоянно мешают друг другу. Так что канал связи получается очень стабильным. Кроме того, по словам разработчиков, канал этот безопасный — для взлома злоумышленнику придётся пробраться в здание и выполнять манипуляции с подключением у всех на виду.
Стоит также заметить, что Li-Fi ни в коем случае не рассматривается в качестве альтернативы Wi-Fi или другим видам беспроводной связи. Это дополнительный инструмент приёма-передачи информации, у которого есть как преимущества, часть из которых представлена выше, так и недостатки. В частности, радиус действия Li-Fi всего 10 метров в условиях прямой видимости. На освещённой улице такую систему связи не развернёшь.
Пропускная способность канала связи Li-Fi составляет около 224 GB/s. Ну а благодаря тому, что радиус действия такой связи ограничен прямой видимостью, можно себе представить «комнаты безопасной связи» со светодиодами, попасть куда можно лишь по пропуску. Это, конечно, лишь как один из десятков вариантов интерпретации использования новой технологии.
А что с практическим использованием?
Различные компании уже тестируют технологию. Так, британский сотовый оператор О2 уже пару лет как тестирует различные системы связи на базе Li-Fi. Кроме того, компания BMW тестировала Li-Fi, управляя при помощи такой технологии роботом связи. Тест проводился для того, чтобы изучить перспективы использования мобильных роботов и инструментов, которые работают в сети с элементами искусственного интеллекта. По словам представителей команды экспериментаторов, Li-Fi в некоторых случаях надёжнее Wi-Fi, поскольку позволяет передавать данные без помех, по выделенному и ничем не занятому каналу связи.
Разработан и модуль Light Antenna ONE длиной всего 14,5 мм — он может использоваться в ноутбуках, мобильных устройствах, планшетах и других гаджетах. Чем шире будет использоваться новый стандарт связи, тем больше возможностей он предоставит. Li-Fi можно использовать в офисах, лабораториях, дата-центрах, общественных местах и т. п. Также Li-Fi должен неплохо проявить себя и под водой, в условиях темноты — там такая связь будет работать очень хорошо.
Для интернета вещей подобная система связи вообще почти «серебряная пуля». Вот картинка, которая демонстрирует возможные области применения Li-Fi в IoT и не только. Картинка старая, ещё с PDA вместо смартфонов, но в любом случае варианты связи, показанные на ней, актуальны и сейчас.
Поскольку стандарт уже есть, ожидать появления первых доступных в продаже устройств можно в течение года-двух. Экспериментальные системы работают и сейчас, но до практического использования в обычной жизни должно пройти какое-то время.
Комментарии (56)
Lev3250
24.07.2023 12:27+19IR 2.0
inkelyad
24.07.2023 12:27Не, тут, насколько я помню, ИК как раз принципиально не используется. Вся идея как раз в том, чтобы использовать те самые диоды, что свет дают. И я совершенно не понимаю, почему так понадобилось. Что, внутрь светодиодной лампы трудно еще ИК диодов для передачи информации добавить?
0x1A4
24.07.2023 12:27+6Идем на сайт IEEE, а там про 802.11bb написано:
This amendment specifies PHYs that provide bidirectional operations in 800 nm to 1000 nm band, achieve a minimum and maximum throughput of 10 Mb/s and 9.6 Gb/s
Я не понимаю откуда это взяли про видимый свет, может кто-нибудь носом ткнуть, где в стандарте про это почитать?inkelyad
24.07.2023 12:27Стандарт, как обычно, не дают прочитать, но вот со страницы рабочей группы(выделение мое):
Light Communication was a new Topic Interest Group (TIG) that started within the IEEE 802.11 working group aiming to determine the technical and economic opportunity presented by using the light medium for wireless communications. The introduction of light emitting diodes (LED) for general purpose lighting has created a growing interest in using the visible light spectrum for wireless communications.
0x1A4
24.07.2023 12:27+6Если правильно понял, вы процитировали про историю разработки, как пришли к стандарту 802.11bb. А по вашей ссылке тоже в самом начале написано, что в стандарте ближний ИК.
А тут на Хабре оно как-то превратилось в это (выделение мое):Буквально на днях Институт инженеров электротехники и электроники (Institute of Electrical and Electronics Engineers) добавил 802.11bb в качестве стандарта беспроводных коммуникаций на основе видимого света.
upd: Выяснил, что про видимый диапазон это другой стандарт 802.15.13, в нем все, от УФ до ИК включительно.
TIEugene
24.07.2023 12:27+2Вы так серьезно расследовали изнасилование учеными журналистов, что даже как-то неудобно...
LAZst
24.07.2023 12:27Интересно, а как оно на зрение будет влиять?
KivApple
24.07.2023 12:27+6Если там реально сотни гигабит, то диммирование будет происходить на гигагерцевой частоте. Такое даже не каждая скоростная камера способна увидеть, а биохимия в глазах ещё медленнее.
Didimus
24.07.2023 12:27А вы радиацию видите? Но она на зрение влияет. Так что лучше перебдеть, вдруг в глазу или на коже окажется что-то чувствительное к колебаниям такой частоты
Aelliari
24.07.2023 12:27+5Да, по идее, не должно, если частота, как и говорится, далеко за пределами границ восприятия. Меня другое смущает, допусти downlink - осветительные приборы, окей. С uplink-ом как оно будет выглядеть в случае всякой iot-ятины, как рекламируют, а главное зачем iot-ятине поток 200 гб/с
fshp
24.07.2023 12:27+1Возможно будет асимметричный канал с отдельным аплинком, как со спутниковым интернетом раньше было.
200 Гб/с будет замечательно для VR.
ivankudryavtsev
24.07.2023 12:27+16Мне интересно 3 вопроса, про которые блоги «дешевой популярности» не пишут…
Что с обратным каналом, Карл?
Что с хэнговером и вообще определением того, какая лампа мне светить должна?
Что с безопасностью передачи данных? Это не лазер, это ненаправленный свет. Все как с wifi, те же протоколы защиты? Тогда не ясны «преимущества» в части безопасности и злоумышленником, пробирающимся в здания.
Короче, звучит как «слышали звон…»
inkelyad
24.07.2023 12:27+6какая лампа мне светить должна
Ethernet-подобное же, как я понял. Никак. Есть шина внутри комнаты, которую все получатели слушают.
Тогда не ясны «преимущества» в части безопасности
В отличии от радиоволн не выходит за пределы нужного периметра, который легче обеспечить.
ivankudryavtsev
24.07.2023 12:27В ethernet, коммутатор использует MAC. Если это хаб-подобная система, типа wifi, то как происходит борьба с шумом?
Кажется, что фокус в обратном канале, должен быть какой-то способ отличать мигалки друг от друга.
inkelyad
24.07.2023 12:27+7В ethernet, коммутатор использует MAC.
А еще раньше, до того как все на коммутаторах было - были тупые концентраторы/повторители/hub-ы и даже коаксиальный кабель-шина. Все эти элементы про MAC ничего не знали и еще был актуален термин 'коллизия'.
Вряд ли тут настолько тупо будет сделано - с тех пор методов кодирования и модуляции добавилось. Но оно не отменяет, что определять 'какая лампа мне светить должна' в общем случае не очень нужно.
ivankudryavtsev
24.07.2023 12:27Спасибо, кэп. Прочитайте выше про «если это хаб-подобная система…». Хаб оно и есть рассылка без mac-learning. Я, конечно, в радио-сетях не очень разбираюсь, но кажется что даже современный wifi реагирует на положение абонента. Допущение о том, что частотный диапазон настолько широк, что на всех хватит - это допущение. Даже наклоненое положение приемника может, как мне кажется, внести искажения в приемник, что полоса станет не такой уж широкой.
ABy
24.07.2023 12:27+1В отличии от радиоволн не выходит за пределы нужного периметра, который легче обеспечить.
Вот решительно не понимаю этот момент. До лампочки сигнал ведь все равно идет по проводу. Ethernet как-то безопасней выглядит.
Deaddy
24.07.2023 12:27+2Видимо, имеют в виду, что задернул шторы - и закрыл периметр. С WiFi такой номер не пройдет. Ну если шторы не из металлической сетки, конечно.
Demixoid
24.07.2023 12:27Безопасность периметра в таком случае- новая и неожиданно специфическая область. Потому как условный "хакер", например, буквально сможет "проковырять дыру" в безопасности:). Плюсуем зеркала, оптоволокно, линзы-телескопы.
tbp2k5
24.07.2023 12:27В городе, где я живу, с этим экспериментировали до Ковида: натыкали LiFi роутеров в уличные фонари одного из кварталов, поставили в некоторых аудиториях, местным жителям раздавали "свистки" чтобы воткнуть в телефон протестировать/поиграть. В принципе оно работает, в лаборатории вообще больше 200Gb/s выдает… НО по-моему не прижилось. Пока с одной стороны у меня 5G в телефоне + покрытие, а с другой надо какую-то приблуду цеплять — usability не очень. А вот если поддержка LiFi каким-то образом попадет в ноутбуки/планшеты/телефоны — другой вопрос.
По поводу 1/2/3 — не разбирался, но очевидный ответ — также как в WiFi
atrost
24.07.2023 12:27+2Это все хорошо и красиво когда с некой лампочки данные передаются на устройство, а вот когда с мобильного утройства идет передача данных, то проблем будет много - переотражение, "правильная" ориентация к приемнику, наличие чехлов, других устройств, мешающие пальцы и предметы, да те же длинные волосы мешать могут :)
SergeyMax
24.07.2023 12:27+2Откуда автор вообще нагрузил про обычные светодиодные лампочки и их диммирование?
ivankudryavtsev
24.07.2023 12:27+2Жду розетки 220v с оптоводом стандарта LC/SC, как говорится, ну и поделки всех мастей от XIAOMI. Смарт-горшок для цветов прям напрашивается) красиво)
Сразу с солнечной панелькой, чтобы уж 100% wireless.
Wizard_of_light
24.07.2023 12:27+10при быстром диммировании обычных LED-лампочек создаются короткие импульсы
Да ладно, простой светодиод из лампочки не потянет модуляцию на гигагерцовых частотах. Начать хотя бы с того, что там обычно синий диод с люминофором, а у люминофора послесвечение.
evtomax
24.07.2023 12:27-1Свечение люминофора легко фильтруется.
Aelliari
24.07.2023 12:27Не об этом речь, а о том что люминофор ещё светит после отключения диода, что резко ограничивает возможную частоту переключения для диода в режиме передачи информации
evtomax
24.07.2023 12:27Я прекрасно понял о чём речь. Излучение белого светодиода состоит из двух составляющих: синее изулучение непосредственно от кристалла, которое прошло сквозь люминофор, и жёлтое излучение от люминофора, которое получено поглащением и переизлучением только части синей составляющей. Ставим перед приёмником синее стекло, и жёлтое излучение люминофора отсекается со всем его послесвечением. Остаётся только синее изулчение непосредственно от синего кристалла.
Mnemonic0
24.07.2023 12:27-3Всё хорошо, но основной минус данной технологии: погода. Дождь, туман, пылевые бури. И скорость резко падает, если вообще существует. Текущий аналог - лазер. Как вы представляете данную технологию в мобильных устройствах: положил в карман и нет интернета. Как дополнительный аплинк, возможно, или менеджмент порт - подошёл, посветил и к админке подключился.
Aelliari
24.07.2023 12:27+9Дождь? Туман? Пылевые бури? Для технологии с радиусом в условные 10 метров, для применения внутри помещений?
Mnemonic0
24.07.2023 12:27-2Пар на кухне, в сауне, погода в случае в кпдв - когда находишься на улице под фонарём, надо вызвать такси, а дождь. Яндекс такому будет не рад - коэфициенты пропадают!
Radisto
24.07.2023 12:27+6ИК порт вернут? Давно пора. А то у моего первого телефона был, а у нынешнего нет. Непорядок
saag
24.07.2023 12:27+1У смартфона в качестве приемника могут выступать обе камеры, а в качастве передатчика светодиод-фотовспышка.
RealBeria
24.07.2023 12:27+1"Пропускная способность канала связи Li-Fi составляет около 224 GB/s ..." каким же проводом подвести интернет к транслирующей лампочке? На ум приходит только оптический кабель ... тогда не проще ли на его торец поставить рассеиватель, увеличить мощность пучка и выкинуть уже не нужную лампочку?
snizovtsev
24.07.2023 12:27Не будет никто покупать новое дорогое оборудование отдельно для новых дорогих устройств, при наличии копеечных WiFi роутеров, обеспечивающих полное покрытие и good enough для типичного потребителя скорость/качество.
Zhuck
24.07.2023 12:27-1А на сколько удобно пользоваться телефоном, который светит в лицо фонариком для обратной связи?
zuek
24.07.2023 12:27Что-то я тут на пальцах прикинул - получилось, что между соседними фронтами модулированных импульсов что-то около 1 мм (от 1.2 до 0.6 - считал почти что в уме), ну, допустим, разделили полосу на 3 диода (RGB же на слайде с домиком и фонарём не зря нарисовано?) - растянули сигнал до 3 мм, и всё равно странное выходит... вот, почему у меня FC-коммутатор на 32 Гбит/с стоит как большой чугунный мост, а тут сеть "из лампочек" на 224 ГБайт/с (надеюсь, это опечатка - должно быть 224 Gb/s, нет?) преподносится как приемлемое решение для IoT дома...
nikolz
24.07.2023 12:27Пропускная способность оценивается по длине волны видимого спектра (например 500 nm) и сравнивается с длиной волны несущей WiFi в 125000000 nm . Естественно, потенциальная скорость будет прямо пропорционально больше.
Но проблему быстродействия модулятора и всей приемной части после фотодиода никто не отменял. чтобы обработать поток в 224 ГБайт/с , а тем более записать это на носитель, смартфон еще не придумали.
Если кто-то видел в интернете железо для li fi, дайте ссылку посмотреть, что за зверь.
--------------------
прим: последнюю картинку в статье видел в инете от 2015 года.
prok_iv
24.07.2023 12:27Надо смотреть. 1. Интернет к лампочкам надо подвести, а лампочки разработать 2. А если подвели, то потянут ли провода заявленные скорости? 3. "Если" не потянут, а переделывать надо многое, то делать это будут, скорее всего единицы. 4. Что с энергопотреблением? помимо того что лампочка горит в каждом помещении, где возможно никого и нет.
Если только что-то не поменяется в работе компаний и текущих технологий станет мало.
Enigmat
Было бы неплохо такое внедрить повсеместно. Не работает WiFi - перешел на "световой интернет". Только ждать долго, видимо.
fe3dback
А собственно зачем?
В офисе это не нужно, там есть проводной интернет.
Дома избыточно - нужно специалную "лампочку" в каждую комнату вешать. Т.е покупать фактически вместо 1 роутера - 3 например.
А супер скорость в 224гб/с будет только до "роутера". Дальше сигнал идет по обычным проводам в ДЦ, и скорость там будет соответственно 1гб/с если повезет, либо ещё меньше, например 100мб/с, с ограничениями оплаченного тарифа.
Выглядит так, что штука на данный момент полезная только в очень узких и специфичных целях.
RomichAroyo
Например, для беспроводной передачи картинки на шлем VR, или как замена HDMI кабелей.
safari2012
Я придумал ещё один кейс. Поезд едет, вдоль всего маршрута фонари заменили на Li-fi шные. Приемник/передатчик стоит на локомотиве/вагоне, контроллер отслеживает местоположение поезда(ов) и лампочки мигают только в зоне проезда поезда, с небольшим запасом. Это как Starlink для поездов, только дешевле и быстрее. Понятно, что днем это должно быть что-то вне видимого спектра...
Didimus
Тогда уж прожектор поезда моргает морзянкой, а вдоль пути приёмники. Скорость особо не нужна, но можно сбросить данные по техническому каналу, например, светофору.