Li-Fi (I)       

Transferul de date prin  modularea luminii LED-urilor

LiFi (acronim de la Light Fidelity) este termenul utilizat de profesorul de comunicatii mobile Harald Haas în 2011  la TED Global Talk desfășurat în Edinburgh, termen ce definea o nouă tehnologie  situată la confluența dintre optoelectronică și comunicațiile mobile. LED-ul este un dispozitiv optelectronic care a revoluționat industria iluminatului în ultimul deceniu și care iată intră și în industria comunicațiilor. Ideea profesorului german Haas are aplicații numeroase, și este  probabil ca și impactul LiFi asupra industriei telecom să fie unul major.

Tehnologia LiFi explicitată de prof. Haas constă în transmisia de date prin lumina modulată emisă de LED-uri, în spectrul luminos vizibil(VLC). Harald Haas a creat  ulterior, în 2012, împreună cu Mostafa Afgani, firma pureLiFi, ( https://purelifi.com/) ca startup ce urmărea să demonstreze  viabilitatea ideii LiFi și care a produs primele dispozitive pentru noua tehnologie.

Foto: Purelifi.com Dispozitivul Dongle ce conectează calculatoarele, la lămpi LED ce folosesc tehnologia LiFi

Ca urmare a potențialului noii tehnologii,  în 2017 IEEE a format un grup de lucru pentru noul standard 802.15.7-2011  ce urmărea să  includă și  LiFi. LiFi are aplicații imediate în transmisia de date pentru conexiunea locală la internet(substituie conexiunea WiFi ) și în transmisia de date în rețelele celulare GSM. Acest lucru este posibil pentru că driverul (sursa de alimentare a lămpii cu LED) permite modularea luminii în gama de frecvențe 400-800 THz. Această lățime de bandă este de circa 1000 de ori mai largă decât a conexiunii Wi-Fi. Astfel, prin lumina emisă de LED-uri ce folosesc tehnologia Li-Fi, lămpile cu LED transmit și informație. fără a fi afectată în deloc funcția inițială, cea de furnizare de lumină.

Viteza , avantajul incontestabil al LiFi  sau WiFi  versus LiFi

Ceea ce face lumina atractivă ca mediu de transmisie a informațiilor este viteza mare de transfer oferită. Numeroase aplicații din domeniul comunicațiilor de date, cum este conectarea locală la internet beneficiază de  tehnologia Li-Fi. Transmiterea de informații umple rapid spectrul electromagnetic disponibil pentru Wi-Fi în benzile alocate de 2,4 MHz,   5 MHz și 20 MHz. LiFi   este o alternativă capabilă să ofere viteze de comunicație mult superioare. LiFi utilizează spectrul de lumină vizibil(VLC) și infraroșu (IR).

Li-Fi este  o versiune optică rapidă și ieftină a Wi-Fi, bazată pe comunicarea ce folosește lumină  din spectrul vizibil (VLC). VLC este o mediul de comunicație care utilizează lumină vizibilă între 400 THz (780 nm) și 800 THz (375 nm) ca purtător optic pentru transmisia de date și iluminat. VLC utilizează impulsuri rapide de lumină pentru a transmite informații fără fir.

PureLifi a reușit să atingă  cu produsele curente viteza de 43 Mbs atât în dowloand cât și în upload și există posibilitatea de a crește această performanță.

Cum lucrează un sistem LiFi ?

Componentele principale ale sistemului Li-Fi sunt :

  1. a) un LED ce emite lumină albă intensă care acționează ca sursă de transmisie. LED-ul dispune de o sursă de alimentare(driver ce poate modula lumina LED-ului).
  2. b) o fotodiodă de siliciu cu un răspuns bun la lumina din spectrul vizibil ca element receptor +un decodor.

La  instalarea unui sistem Li-Fi, un procesor de semnal digital integrat sau atașat unui driver LED culege date dintr-o rețea, server sau din internet și îl convertește în semnal digital – o secvență de nivele de tensiune discrete cu frecvență foarte înaltă. Driverul LED-ului (sursa de alimentare a lămpii LED) convertește semnalul digital în nivele de tensiune variabile ce alimentează LED-ul asociat și astfel semnalul digital este convertit în semnal optic, transmițând-l la o frecvență foarte înaltă ca semnal OFTM (Orthogonal Division of Frequency Division Multiplex). Modularea OFDM este utilizată și în tehnologiile 4G LTE și Wi-Fi și folosește mai multe canale de bandă mai redusă în loc de un singur canal de bandă largă. Decodorul de pe dispozitivul receptor  (computer sau  smartphone) traduce apoi semnalul OFDM în date pentru utilizator. Pentru laptop-uri au fost realizate astfel de  dispozitive receptoare(USB dongle) care se conectează pe interfețe USB standard.

LiFi: downlink cu lumină în spectrul vizibil (VIS) și  uplink cu lumină infraroșie(IR)  

O conexiune la internet sau la o rețea GSM necesită transfer de informație/date în două sensuri și simultan deci trebuie să fie duplex. Cum o lampă cu LED transferă lumina către utilizator este normal ca și  infoormația să fie tranferată de la un punct de acces la internet (AP-Acces Point) către utilizator. Este vorba deci de o conexiune downlink  către utilizator prin care se face descărcare de date ,  download. Ca simplă observație, în mod uzual raportul  între download și upload este mult supraunitar, adică utilizatorii uzuali  descarcă mult mai multe date decât cele pe care le încarcă în rețea.

Cum se realizează și conexiunea uplink prin care se face upload (transmiterea datelor de la utilizator înspre sistem către internet ) ? Printr-o conexiune în infraroșu (IR) uzuală. Deci LiFi folosește de regulă , 2 tipuri de conexiuni, una cu lumină în spectrul vizibil (VIS) pentru downlink și altă conexiune  în lumină infraroșie (IR) pentru uplink, se poate obține comunicația bidirecțională (duplex), în ambele direcții.

Share