Человек использует свет для передачи данных с давних времен. Устройство под названием оптический телеграф посылает информацию с помощью световых вспышек. Подобная линия связи соединила Парижскую и Гринвичскую обсерватории еще в 1778 году. Оптические телеграфы были очень популярны в XIX веке, но это не значит, что идея использования света умерла. Сегодня мы используем для передачи данных оптическое волокно — нить из стекла или пластика, внутри которого свет в оптическом или инфракрасном диапазоне несет нам мемы, сообщения из соцсетей и фотографии чужой еды.
Но почему бы не использовать свет в качестве «доставки последней мили» при передаче информации? Если вместо радиоволн применить тот оптический или инфракрасный диапазон, то интернет сможет раздавать даже обычная лампочка. Технология получила название Li-Fi.
Когда Wi—Fi не справится…
Профессор Харальд Хаас, специалист по мобильным коммуникациям Университета Эдинбурга, предложил термин Li-Fi во время своего выступления на TED Global Talk в 2011 году. Там же он представил идею «беспроводных данных от любого источника света». Проект D-Light в Институте цифровых коммуникаций Эдинбурга финансировался с января 2010 года по январь 2012 года. Впоследствии Хаас стал сооснователем компании PureLiFi, которая занялась разработкой коммерчески пригодных гаджетов, использующих изобретенную технологию.
В октябре 2011 года исследовательская организация Fraunhofer IPMS и промышленные компании создали консорциум Li-Fi, чтобы продвигать высокоскоростные оптические беспроводные системы и преодолеть ограниченное количество радиочастотного беспроводного спектра, используя совершенно другую часть электромагнитного спектра.
Почему же инженеры стали искать альтернативу Wi-Fi? Сегодня — это (наряду с мобильной связью) наш основной способ подключения к интернету. И он требуется для множества устройств от ноутбуков и телевизоров до пылесосов, лампочек и умных колонок. Кроме того, мы потребляем все большие объемы трафика. Мы любим смотреть видео в высоком разрешении, а со временем, возможно, в нашу жизнь прочно войдут технологии виртуальной реальности. И тут Wi-Fi может сплоховать, ведь его пропускной способности в принципе перестанет хватать. Вопрос, видимо, не ближайших лет, но когда-нибудь с этой проблемой мы столкнемся.
Кроме того, у Wi-Fi есть и другие недостатки. В диапазон 2,4 гигагерца работают не только роутеры, но Bluetooth-передатчики и даже микроволновки. Они создают помехи, которые могут помешать уверенному приему сигнала. В большинстве стран радиочастоты строго регулируются, а в некоторых (включая Россию и Беларусь) точки Wi-Fi подлежат обязательной регистрации. Наконец, стандарты шифрования несложно взломать, а применение более надежной криптографии снижает пропускную способность канала.
Светлая альтернатива
Li-Fi — это производное от технологии оптической беспроводной связи, которое использует свет от светодиодов в качестве среды для предоставления сетевой, мобильной, высокоскоростной связи, аналогичной Wi-Fi.
Коммуникации с использованием видимого света (для их обозначения в общем смысле используется аббревиатура VLC — Visible Light Communications) работают путем включения и выключения с очень высокой скоростью тока на светодиодах. Такое «мерцание» недоступно для восприятия человеческим глазом, поэтому лампочка, которая одновременно освещает помещение и раздает интернет, не напрягает глаза.
Li-Fi потенциально может быть полезен в областях, чувствительных к электромагнитным воздействиям, не вызывая при этом электромагнитных помех. Исследователи достигли скоростей передачи данных более 224 Гбит/с, что гораздо быстрее, чем типичный быстрый широкополосный доступ в 2013 году.
Хотя светодиоды для Li-Fi должны быть включены для передачи данных, их можно затемнить до уровня, ниже видимого человеку, но при этом они все еще будут излучать достаточно света для передачи данных. Также Li-Fi может работать на отраженном от стен свете, так что прямой контакт роутера и устройства не обязателен.
Другие источники света, например солнце, будут мешать сигналу. Поскольку Li-Fi не может проникать через стены, передатчики должны быть установлены в каждой комнате, чтобы обеспечить равномерное распределение Li-Fi. Высокие затраты на оборудование, связанные с этим обстоятельством, являются одним из потенциальных недостатков. Зато никто из соседей не сможет подключиться к вашей сети. А полная конфиденциальность передаваемой между роутером и устройством информации достигается простым зашториванием окон.
Не будет Li-Fi работать и в случае, если положить смартфон в карман. Однако разработаны технологии, позволяющие бесшовно переключаться с Li-Fi на Wi-Fi. Так что возможно, будущее в том, чтобы они сосуществовали.
Да будет свет?
Первая коммерчески доступная система Li-Fi была представлена на World Mobile Congress в Барселоне в 2014 году. Тогда предполагалось, что рынок Li-Fi будет расти на 82 % в год с 2013 по 2018 год и стоить более шести миллиардов долларов в год к 2018-му. Однако рынок не развился таким образом, и Li-Fi все еще остается перспективной, а не общеупотребительной технологией
Впрочем, энтузиасты Li-Fi с оптимизмом восприняли недавнее решение Института инженеров по электротехнике и радиоэлектронике. Он принял стандарт 802.11bb для беспроводной связи с использованием света. По сути, он аналогичен такому же стандарту для wi-fi, так что может дать толчок применению новой технологии.