Экспериментальная система WiFiFO (2015 год) работает по тому же принципу, что и новая система, только в видимом диапазоне и гораздо медленнее
Докторант Джоанна О (Joanne Oh) из Института фотонной интеграции Технологического университета Эйндховена защитила докторскую диссертацию, которая представляет собой уникальную технологию беспроводной передачи данных в ближнем инфракрасном диапазоне. Такой свет будет виден только кошкам и на экранах цифровых камер.
Высокоскоростной оптический канал на 40 Гбит/с станет дополнением для WiFi, а может, и для Ethernet. Если требуется подключить стационарный компьютер или телевизор по быстрому каналу — вешаем над ним световую антенну, то есть пару пассивных дифракционных решёток. Они даже не требуют энергопитания. Но должны сидеть на оптоволокне.
Нидерландская женщина-инженер вдохновились идеей WiFiFO (WiFi Free space Optic) — реальной технологии передачи данных через светодиодные лампочки, которая продемонстрировала успешную работу на 100 Мбит/с. По идее изобретателей, такая технология должна дополнить существующие системы WiFi в местах публичного пользования, где WiFi не справляется с нагрузкой из-за большого количества людей. Например, в аэропортах, кафетериях, на спортивных аренах и т.д. Кроме того, оптический канал поможет в жилых домах, где установлено просто слишком большое количество WiFi-устройств, способных работать одновременно. Очевидно, что при десятке таких устройств в каждой квартире жильцы многоэтажных домов начнут испытывать проблемы из-за интерференции сигнала. Скорость доступа снижается. Оптический канал позволит решить эту проблему.
Новая система Технологического университета Эйндховена использует не видимый свет, а ближний инфракрасный диапазон с длиной волны 1500 нм (200 ТГц). Автор разработала технологию в поддержку докторской диссертации. К сожалению, докторские диссертации не публикуются в интернете, как научные статьи, поэтому технические подробности изобретения пока неизвестны. Вероятно, автору предстоит ещё переработать диссертацию в формат статьи и отправить для рассмотрения в научные журналы. Процесс может занять длительное время.
На экспериментальной установке в лабораторных условиях удалось добиться скорости 42,8 Гбит/с на один инфракрасный луч на расстоянии 2,5 метра. Это примерно в 71 раз выше, чем теоретический максимум 600 Мбит/с в современном стандарте 802.11n WiFi. Но ведь WiFi делится среди всех пользователей, подключенных к одному хотспоту, так что вполне корректно будет говорить о 100-кратном превосходстве новой технологии в скорости.
Если сравнить с более современным стандартом 802.11ac, то он имеет скорость 2,5 Гбита/с, но при этом работает на частоте 5 ГГц с ограниченным радиусом и тоже делится между всеми пользователями. В этом случае преимущество будет не таким впечатляющим: всего 17 раз.
Система простая и дешёвая в установке. Основным каналом передачи является оптоволоконный канал. К нему подключено несколько «световых антенн», которые можно установить на потолке или стенах помещения — и точно направить в нужную точку, куда будет происходить передача. Что характерно, антеннам даже не нужно энергопитание, потому что они представляют собой пару пассивных дифракционных решёток, отражающих свет под разным углом в зависимости от длины волны.
Прототип WiFiFO (2015 год) по организации сети может соответствовать будущим системам передачи данных в ИК-диапазоне
Исследователи полагают, что антенны можно расположить в помещении комнаты таким образом, что световые конусы будут покрывать сплошную площадь. Если человек вышел из зоны действия одной антенны — его перехватывает другая антенна, и передача данных продолжается непрерывно.
Инфракрасный WiFi может обслуживать одновременно нескольких пользователей, просто назначая каждому устройству в комнате разную длину волны.
Данный проект создавался в рамках более обширного проекта BROWSE, который возглавляет профессор по технологиям широкополосных коммуникаций Тон Кунен. BROWSE финансируется Европейским исследовательским советом и ведётся под эгидой Института фотонной интеграции в Технологическом университете Эйндховена.
Предполагается, что для выхода технологии на рынок потребуется около пяти лет или больше. Вероятно, первыми устройствами с ИК-модемами и фотодетекторами могут стать гаджеты, которые нуждаются в получении данных на высокой скорости — ноутбуки, планшеты, мониторы/телевизоры и т.д.
Комментарии (42)
pant-79
23.03.2017 22:25Да ладно уж, чего они жмутся, пусть сразу лампочку для вай-фая сделают. И светло, и интернет терабитный )))
Dreaming
23.03.2017 22:34А ведь я где то это видел)) лампочку…
Dikoy
23.03.2017 22:36+1Во времена холодной войны практиковался такой способ передачи информации — лампочка типа над входом, или настольная, и на неё выводится ключ аппарата морзе. Лампочка чуть ощутимо помаргивает, а издалека на неё смотрит большооооой телескоп и принимает сигнал.
tmin10
24.03.2017 09:58+1Так Li-Fi известен достаточно давно, правда скорости там около сотни мегабит пока.
GennPen
23.03.2017 22:37-1То есть, по сути заменили в WiFiFO обычный свет на инфракрасный и все?
С обычным светом хоть видно «зону действия» а в инфракрасном искать на ощупь где будет лучше ловить?Dikoy
23.03.2017 22:39камерой же. WiFi-GO!
GennPen
23.03.2017 22:42Например у меня в телефоне камера практически не видит инфракрасный свет. Да и у многих в нормальных аппаратах, т.к. в камеру ставят инфракрасный фильтр.
jar_ohty
24.03.2017 01:16+1Полтора микрона ни одна камера не увидит.
tormozedison
24.03.2017 06:20Камера не подошла бы в любом случае, у неё скорость приёма данных ограничена частотой кадров. Только фотоприёмник — однопиксельный, но быстрый.
jar_ohty
24.03.2017 11:59Здесь предлагали не считывать информацию, а искать источник излучения камерой. А для этого скорость не нужна.
Dikoy
23.03.2017 22:38+3В школе я из двух лазерных указок делал ДУПЛЕКСНЫЙ канал удлинения RS-232 для получения интернета от модема товарища в соседнем доме. 25 кБит тянуло легко. А больше было не надо.
Эх, надо было в университет Эйндховена за докторской сходить… А то и помру кандидатом…geisha
24.03.2017 01:04-1Кандидатская диссертация тут = докторская диссертация там. Чисто из возрастных соображений.
Dikoy
25.03.2017 20:38+1Нет, из соображений соответствия. На западе пишут только один тезис. Мою диссертацию признали именно как докторскую в США.
НО, в некоторых странах, типа Германии, наша кроваво-сталинская отсталая система с 2 диссертациями, кандидатской и докторской. Собственно, одна из причин почему немцы ничего толкового сделать не могут.
Для бронедизлайкеров — сарказм.geisha
26.03.2017 23:40-1Ну так кому там соответствует ваш кроваво-сталинский доктор наук?
Dikoy
27.03.2017 03:58+1Вестимо, доктору и будет соответствовать, когда/если им стану.
А в штатах я буду дважды докторомсоветского союза. То есть, в визитке будет написано типа Ph.D of .one, Ph.D of. two…
В универах за два пхд зарплату больше платят, к примеру.
ser-mk
24.03.2017 16:40+1Очень интересно. Какое растояние было? и как прием от погоды зависел?
Dikoy
25.03.2017 20:42+1Метров 150. Фотодиод какой-то советский ФД, усилитель на простенькой аудиомикрушке TDA, мостовой, на 4 Вт, как сейчас помню. Луч не модулировался, ибо тогда я ещё не знал что это. Просто вспышки. Работало всегда, проблемы были только от температурного кручения крепления и соответствующего ухода луча с цели. Ставил перед фотоприёмником мишень из выкупанного в ацетоне оргстекла, от чего оно становилось матовым и рассеивало луч. В пределах 5 см ошибку наведения парировало.
Года полтора так работало, а потом и к нашей АТС интернет подключили. 1999 год, эх…
Вот, нашёл более позднюю штуку на советской микре http://www.chipinfo.ru/literature/radio/200001/p54_55.html У меня красивее было.
Rumlin
23.03.2017 22:44офф Помню как был удивлен, когда вдруг ожил офисный лазерный принтер HP в одной конторе, когда я на телефоне случайно нажал отправить картинку через ИК-порт. Сотрудники этого офиса не знали что он это умеет.
u010602
23.03.2017 23:07ИК порт известен давно, но скорость передачи и радиус действия оставлял желать лучшего. Интересно что изменилось с тех пор, что теперь можно гигабиты на несколько метров слать. Как бы не вышло что днем в комнате засветка будет такая, что скорости не будет вообще.
jar_ohty
24.03.2017 01:21+1Лазерное излучение позволяет закрыть вход узкополосным фильтром, на полутора микронах ничего особо не светит, кроме солнца. Более чувствительные и малошумящие фотоприемники, более совершенные методы кодирования (в IrDA — "проще не придумаешь", но и результат так себе).
Dikoy
25.03.2017 20:46Засветку лечат модуляцией сигнала. IRDA — модулирован, но всилу исторических факторов там не более 74 кГц, и по котельникому теоретический максимум, это 37 кБит/с.
Ничто не мешает модулировать его более высокой частотой. Оптоволокно тому доказательство. Только надо не готовые чипы использовать, а своё наворотить.
Alexeyslav
27.03.2017 06:14Последние "разгоны" IRDA были под 4Мбит скорость. Но к тому времени это уже никому не нужно было… Так и лежит USB-донгл Fast IRDA 4Mbps. Сейчас на него наверно даже драйверов не найти…
VID 9710 PID 7780.
Оптоволокно как раз доказательство тому что модулировать более высокой частотой достаточно трудно, не зря размер сердцевин быстрого оптоволокна сравним с длиной волны. Дифракция, интерференция и преломление — злейшие враги высоких скоростей.
"Своё воротить" это как минимум лет 10 исследований и разработок, чтобы выйти к современному уровню "готовых чипов". Врятли кто согласится за просто так отдать свои исследования и разработки. И технологию врятли продадут, разве что только производство по лицензии.Dikoy
01.04.2017 18:00+1Я имел ввиду готовые чипы модуляторов/демодуляторов, которые можно купить. Они до 74 кГц.
Есть «простые» микросхемы, которые гонятся до 250-300 кГц. Не помню номер… Но в 2002 году они уже считались старыми.
Есть и хитровывернутые чипы, из современных, до 16 МБит. Примеры:
http://www.nxp.com/assets/documents/data/en/application-notes/AN2597.pdf
http://www.ti.com/lit/ds/symlink/ucc5343.pdf
http://ww1.microchip.com/downloads/en/DeviceDoc/21618a.pdf
луч в открытом пространстве и в волокне, это разные вещи. К тому же в волокне скорости шпарят до гигабит.
Это всё я к тому, что сделать быстрый ирда — просто. Хочешь, используй чип, хочшь, городи своё. Хоть на ПЛИС сделай демодулятор. Ну, конечно, протокол надо продумать с разделением. Возможно, содрать разрешатель коллизий с CAN.
Где там место открытию и/или докторской — я не знаю…Dikoy
01.04.2017 18:08-1Скажем так, если бы мне надо было заменить Wi-Fi на ИК, я бы выдал предсерийный образец месяца через два.
igruh
24.03.2017 04:45+1А что Вы имеете ввиду под «защитила докторскую диссертацию», «PhD degree» или, может, «cum laude»?
«Но должны сидеть на оптоволокне.» — сел на оптоволокно и представил себя дифрешёткой.
«переработать диссертацию в формат статьи» — обычно всё ровно наоборот
«световые конусы будут покрывать сплошную площадь»…
vladtsvs
24.03.2017 09:47По сути переизобрели односторонний спутниковый интернет, где обратный канал «классический».
Идея с разной длиной волны для разных устройств плоха тем, что дороже, т.к. требуется много разноцветных ик излучателей и тем, что их количество ограничено, а пользователей может быть очень много. Мне кажется, что CDMA для разделения лучше подходит.
ua_lost_in_the_dark
24.03.2017 09:47Идея интересная, но очевидно односторонность решается использованием радиоканала на отдачу (аплоад трафик на порядок раз меньше чем на закачку), а оптический канал — синхронный TDMA с шифрованием с использованием чего то на подобии GPON.
Инфракрасный WiFi может обслуживать одновременно нескольких пользователей, просто назначая каждому устройству в комнате разную длину волны
Звучит как бред, потому что цена на WDM системы мягко говоря кусается, и никто не будет пихать 10 лазеров с разными длинами волн, только потому, что нужно одновременно держать связь с нескольким телефонами и компютерами в комнате, а в будущем — умных кофеварок и других ІОТ.
amarao
24.03.2017 11:29Это пока что. Массовый рынок делает чудеса.
vladtsvs
24.03.2017 11:59Помимо цены есть еще другое ограничение — количество клиентов не может быть больше количества разных длин волн.
Alexeyslav
24.03.2017 14:51Место в помещении закончится раньше чем волны. Там 1ГГц полосы(0.01%) хватит на большую тусовку.
vladtsvs
24.03.2017 15:24+11 ГГц это хорошая полоса, но WDM на одном лазере не сделать (насколько я знаю). А много (по количеству клиентов) лазеров — дорого. На одном лазере можно сделать CDMA или TDMA и они таки займут эту полосу в 1 ГГц, но это совсем не то же самое, что разделение по длине волны.
madf
24.03.2017 12:40Напоминает технологию спутника, в былые 90-е (или когда там было), когда модем использовался для нацеливания данных, а потом через спутниковую тарелку обеспечивался быстрый поток. Только система не прижилась, по причине нормальной скорости на обратную связь. Так и тут, скачать быстро получится, а вот отправить — нет. Непонятно как будут бороться с засветками/отражениями, как будут мешать друг-другу сигналы. Будет жесткая привязка к месту работы и ограниченные места/точки...
RedEight
Не самая удачная длина волны для глаз человека.
jar_ohty
Чем плоха? Глаз для нее непрозрачен, так что лазерная опасность сильно ниже, чем у ближнего ИК.
RedEight
1500 нм — это граница между попадающим на сетчатку излучением (760-1500 нм) и условно безопасным (1500-1600 нм), которое в значительной степени поглощается роговицей. А так как речь здесь скорее не о недельном отпуске в солнечных краях, а довольно длительное пребывание в условиях повышенного ИК излучения, то стоит все-таки оценить степень влияния на человека с учетом, конечно, мощности излучения. Я бы не стал добровольно в течение продолжительного времени смотреть на срез работающего волокна, пусть даже и 1500 нм.
jar_ohty
"Повышенный уровень" этот можно увидеть, настроившись монохроматором на линию. А так вокруг все светит инфракрасным излучением — Солнце, лампы накаливания и т.п. И даже если там на выходе будет ватт, этот ватт будет мизером по сравнению с остальными источниками, воздействию которых человек подвергается каждый день.
До сетчатки на 1,5 мкм доходят десятые доли процента. А для полной ликвидации опасности нужно не торец волокна использовать в качестве излучателя, а снабдить его солидных размеров рассеиваетелем.