Li-Fi – nejlepší signál bude pod lampičkou

16. 3. 2016 08:00    Rubrika: Technologie    Autor: Jakub Pavlis

Li-Fi je nová technologie přenosu dat pomocí světla. Může pracovat ve viditelném i infračerveném pásmu a už v experimentálním stádiu dosahuje rychlostí, na které Wi-Fi potřebovala dlouhá léta vývoje. Budeme si tedy v budoucnu moci na data „řádně posvítit“?

Li-Fi je zkratka pro Light Fidelity, tedy cosi jako světelná věrnost. Název je odvozen od Wi-Fi (Wireless Fidelity), které samo bylo odvozeno od zvukového Hi-Fi (High Fidelity, vysoká věrnost). Jde tedy o určitý vtip, ovšem možnosti a především přenosové rychlosti, které nabídne, rozhodně žádným vtipem nejsou.

Li-Fi je především technologie „fyzického“ přenosu dat na front-endu, tedy mezi hotspotem a uživatelem, a jde do značné míry jen o fyziku. Pro nakládání s daty si vypůjčuje běžně používané standardy IEEE 802.11, které známe z Wi-Fi, takže je třeba jen vytvořit fyzickou vrstvu, která bude vysílat a přijímat signály a dokáže „přeložit“ světelné záření na elektrický proud.

Aktuálně se pracuje na dvou směrech vývoje Li-Fi. Možná si ještě pamatujete IR porty na starých počítačích, především noteboocích, a „hloupých“ mobilech. Tato technologie nebyla úplně zapomenuta, ale aktuálně prochází velkou renesancí. Druhý směr představuje využití viditelného světla, tedy toho, které běžně používáme v lampách, pouličním osvětlení apod.

My se dnes zaměříme především na technologii VLC (Visible Light Communication), tedy technologii přenosu dat viditelným světlem. Zakladem jsou především moderní světlo vyzařující diody (LED), které mimo jiné dnes podsvěcují prakticky všechny displeje notebooků, mobilů nebo televizí, jsou v nejefektivnějších domácích žárovkách, LED pásky používáme na osvětlení kuchyňských linek, akvárií, jejich využití je prostě mnohem širší, než bývalo kdysi dávno jen v kontrolkách. Hlavní výhodou je však fakt, že se mohou bez velkých problémů zhasínat a rozsvěcet, aniž by to mělo zásadní vliv na jejich životnost, což klasické žárovky či zářivky neumí. A především, můžeme je rozsvěcovat a zhasínat velice rychle, tak rychle, že to lidské oko ani neumí postřehnout. A mimochodem, zkoušeli jste jako malí blikat baterkou zprávy v morseovce? Třeba na skautském táboře nebo s kamarádem ze sousedství? To bylo první Li-Fi v praxi :-)

První se začal vývojem Li-Fi ve viditelných světelných délkách zabývat dr. Harold Haas na univerzitě v Edinburghu v roce 2011. Aktuálně se jeho nápadu ujmul estonský start-up Velmenni, který má první prototypy v praktickém nasazení v kancelářích v Tallinu. Wi-Fi podle dnešních odhadů bude teoreticky moci nabídnout rychlosti kolem 600 megabitů za sekundu, tam je fyzikální strop této technologie. VLC by měla mít strop až někde kolem 224 gigabitů za sekundu, tedy o řád výše. V praktickém nasazení dnes na krátké vzdálenosti dosahuje rychlosti okolo 1 Gb/s.

Největším problémem aktuálně je dosažení full-duplex provozu, zejména ze strany hotspotů. Světlo na stejných vlnových délkách by pochopitelně rušilo samo sebe, barev je zase omezený počet, počítá se i s možností kombinace viditelného a infračerveného pásma, případně rychlého přepínání jednosměrné komunikace. Minimálně v dnešních datových tocích by bohatě stačilo, kdyby kanál vždy chvilku vedl na jednu a chvilku na druhou stranu.

Komunikace ve viditelném spektru má samozřejmě svoje specifika, výhody i omezení. Největší výhodou je samozřejmě rychlost a fakt, že v některých místech je již příliš mnoho radiového signálu a dochází k velkým interferencím a problémech s Wi-Fi připojením. Světlo zase zatím umím používat jen na velmi krátkou vzdálenost, řádově metry (asi jako Bluetooth), a musí být rozsvíceno – třeba doma večer chcete ještě něco vyřešit na mobilu, ale nechcete budit svou drahou polovičku rozsvícením. U veřejného signálu pak hrozí také interference – je sexy představit si každou lampu veřejného osvětlení jako jeden LED hotspot, ale co když bude velká mlha?
Zkrátka Li-Fi by neměla být konkurencí pro Wi-Fi, ale jejím doplněním. Zavádění do praxe může být velmi rychlé – jako vysílač může být snadno použitá notifikační nebo přisvětlovací dioda mobilního telefonu, jako přijímač už je třeba vyvinut průhledný materiál, který by mohl sloužit jako krycí sklo displeje. Navíc umí přeměňovat na elektřinu veškeré dopadající světlo, aktuální prototyp od Sunpartner Technologies nejenže funguje jako přijímač Li-Fi, ale také dobíjí baterii – prý za den až o 15 % (jde spíše o princip než o konkrétní čísla). Použít jde i na zakřivené povrchy – skla automobilů, stínidla lamp ap.

Zajímavá je také bezpečnostní stránka věci, světelné záření neprojde ani velmi tenkými překážkami, v místnosti s kvalitními žaluziemi tak nemůže být váš datový provoz nijak odposlechnut. Přitom přímá viditelnost není úplně nutná, na krátké vzdálenosti (jednotky metrů) dokáže Li-Fi pracovat i za roh – využívá odrazu světla o stěny, i když pak výrazně klesá rychlost. Ovšem 70 Mb/s je stále ještě použitelných.

Pro ostražité jedince pak má Li-Fi i jeden příjemný zdravotní aspekt – pokud máte obavy z možného karcinogenního účinku elektromagnetických vln, pak můžete být ujištěni, že VLC je v tomto ohledu dokonale zdraví neškodná. Stejně tak se nabízí bohaté využití v situacích, kde jsou elektromagnetické vlny zakázány – běžně v letadlech nebo některých částech nemocnic (radiologie, operační sály, CT vyšetření apod.)

Li-Fi by mohl být kamínek, který ve vyspělém světě spustí lavinu ústící v zavádění tzv. Smart Cities – chytrých měst, kde by pouliční osvětlení zprostředkovávalo datový signál, kde by skleněné plochy dodávaly elektřinu do sítě, kde by se ve velkém používaly LED, čímž by se ušetřilo hodně na spotřebě energií. Jak takovéto představy doopravdy dopadnou, si nedovolím predikovat, každopádně je fakt, že budoucnost je každý den o krok blíž.