Технология Li-Fi: альтернатива Wi-Fi или будущее беспроводной связи?

Современные популярные способы передачи данных, такие как 4G, LTE, 5G и Wi-Fi, используют радиочастотный эфир. Метод эффективный и практичный, но не единственный. В этом коротком обзоре давайте рассмотрим технологию Li-Fi — что это такое, на каких принципах базируется, какая скорость Li-Fi, преимущества и недостатки, а также перспективы внедрения этого протокола связи.

Что такое Li-Fi — объяснение простыми словами

Это относительно молодая технология: немецкий физик Харальд Хаас, разработавший теоретическую базу и первые действующие прототипы роутеров, представил на суд общественности Li-Fi в 2011 году. Давайте рассмотрим принципы действия такой связи.

Принцип работы

Li-Fi использует светодиодные лампы LED для передачи информации. Напряжение, которое подается на очень высокой частоте, незаметной для человеческого глаза, заставляет лампу часто моргать. Сторонний наблюдатель этого не замечает, но специальный дешифратор способен распознать передаваемый таким способом бинарный код.

Отсутствие света в Li-Fi кодируется как ноль, наличие света — как единица. Здесь почти нет ничего принципиально нового: на глубинном уровне бинарный код используется любой вычислительной техникой, адаптируясь затем в понятный для человека формат. Похожий способ использовался на заре распространения телеграфа при передаче сообщений азбукой Морзе, когда символы алфавита кодировались в виде комбинаций точек и тире.

Отличие от Wi-Fi

Li-Fi и Wi-Fi, хотя и называются почти одинаково, используют принципиально разные методы связи. Харальд Хаас специально выбрал такое название, что является своеобразной маркетинговой уловкой, направленной на популяризацию технологии.

При правильной реализации скорость передачи Li-Fi в десятки раз превосходит современные протоколы Wi-Fi. Стандарт IEEE 802.11bb, принятый в 2023 году и регламентирующий работу этой технологии, устанавливает скорость потока информации до 9,6 Гбит/с. Это позволяет, например, передать десяток фильмов в разрешении Full HD всего за пару минут.

Еще одна особенность Li-Fi в том, что он, в отличие от Wi-Fi, не требует лицензирования. Wi-Fi использует радиочастотный эфир, а это почти везде регламентируется на государственном уровне — по той причине, что часть спектра используют военные и силовые ведомства, обеспечивающие безопасность общества и государства.

Как работает Li-Fi и в чем его преимущества

Световой интернет имеет как сильные, так и слабые стороны. К преимуществам Li-Fi, в первую очередь, относятся:

• Высокая скорость обмена данными. 9,6 Гбит/с, регламентированные новым стандартом связи, — далеко не предел возможностей этого протокола. При формировании стандарта учитывались особенности современных LED-ламп. Высока вероятность, что в будущем они станут более совершенными, обеспечив более высокую частоту мерцания, от которой зависит скорость потока данных. Возможно, также появятся и лампы нового типа, с помощью которых это получится реализовать.
• Безопасность и защищенность от взлома. Так как лампа передает данные дешифратору, расположенному в зоне прямой видимости, перехват потока информации сложно реализовать технически: надо находиться в одном помещении с источником света. Конечно, можно использовать ультракомпактный дрон, снабженный дешифратором, но это скорее сценарий для фильма о шпионах, чем рабочая схема взлома.
• Отсутствие помех. В отличие от приема радиочастотных волн, которому могут мешать различные генераторы помех, световой поток из-за колоссальной скорости мало подвержен искажениям. LED-лампа и дешифратор либо будут работать в паре, либо вообще не передавать данные, если ограничить прямую видимость каким-либо препятствием. Так как световой поток не вступает в противоречие с частотами эфирного спектра, это делает возможным использование Li-Fi рядом с чувствительным оборудованием — например, на борту самолета или в медицинском учреждении.
• Энергосбережение. LED-лампы сегодня являются самыми энергоэффективными осветительными приборами: даже способная генерировать мощный световой поток потребляет относительно мало электрической энергии, если сравнить с другими типами ламп. При сравнении Li-Fi vs Wi-Fi радиочастотный роутер однозначно проигрывает, так как потребляет намного больше энергии относительно объема передаваемых данных.

Проблемы и ограничения технологии Li-Fi

Рассматриваемый стандарт связи имеет и определенные ограничения, которые стоит рассмотреть детальнее.

• Работа в прямой видимости. Пожалуй, это главный недостаток рассматриваемого способа связи. Излучатель и дешифратор должны постоянно пребывать в зоне прямой видимости, что делает невозможной передачу сигнала, например, в другую комнату или даже за небольшие перегородки, зонирующие офисы типа Open Space.
• Ограниченное распространение сигнала. Закономерный вопрос: работает ли Li-Fi на большом расстоянии? К сожалению, радиус действия ретранслятора ограничен 10 метрами — на большее даже самая мощная LED-лампа пока не способна. Репитеры, то есть повторители сигнала, как в случае с Wi-Fi, которые способны увеличить радиус действия роутера, пока невозможно реализовать технически.
• Зависимость от освещения. При яркой засветке, например солнечным светом или сварочным аппаратом, возможны сбои и искажение потока данных. А так как скорость передачи информации очень высокая, даже кратковременная вспышка ведет к потере десятков мегабайт трафика. Это очень много, учитывая, что, например, текстовый документ «весит» всего пару десятков Кб, а файл формата MP3 с высоким битрейтом — не более 10 Мб.
• Односторонняя связь. Лампочка, передающая мерцающий свет, естественно, не может выступать в роли дешифратора сигнала. Для ряда информационных технологий требуется обратная связь. Например, подключенный к Wi-Fi смартфон периодически сам отправляет данные — например, даже о том, что нужно открыть следующую страницу в браузере.

Вывод: может ли Li-Fi заменить Wi-Fi?

Несомненно, будущее беспроводной связи не только за Wi-Fi и Li-Fi, но и за современным стандартом 5G, обеспечивающим скоростной доступ в интернет со смартфона независимо от местоположения пользователя. Стремительное развитие инновационных методов связи позволяет предположить, что в будущем ученые и инженеры изобретут принципиально новые способы обмена данными, которые расширят список используемых сегодня. Что же касается «противостояния» технологий Wi-Fi и Li-Fi, то говорить о серьезной конкуренции пока рано: первая широко распространена и повсеместно используется, вторая все еще продолжает разрабатываться и составить серьезную конкуренцию пока не может.