Li-fi: LED pro špičkovou datovou síť

Li-fi: LED pro špičkovou datovou síť
Sdílej
 
Rychlostí světla se k nám řítí technologická revoluce. Data již brzy budeme přenášet skrz veřejné i domácí osvětlení – bezdrátově!

 

Nejprve zkusme malý experiment. Vezměte svítilnu anebo zapněte světlo na mobilu. Třikrát ho nechte svítit krátce, třikrát dlouze a opět třikrát krátce. Tím jste vyslali signál „. . . / - - - / . . .“. V Morseově abecedě to znamená SOS. Kdokoliv blikání uvidí (a zná morseovku), stane se příjemcem, který k vám může vyslat záchranáře. Právě jste přenesli data světlem, gratulujeme! Něco podobného slibuje Li-fi – extrémně rychlý přenos dat v oblasti viditelného světla.

Blikání internetu

Začít okamžitě streamovat film ve full HD rozlišení? Získat hru během zlomku sekundy? Být neustále informován o událostech okolo? Li-fi toho umí hodně. Stačí jednoduchá LED. Podobně jako jste vyslali SOS příjemci bliká LEDka směrem k přijímači, třeba mobilu nebo počítači. Délka světelných impulzů v sobě nese data. Tímto způsobem zvládne přenést (podle teoretických výpočtů) desítky až stovky Gb za sekundu. Pro srovnání, rychlostní strop současné Wi-fi, tedy běžného bezdrátového spojení v domácnostech nebo ve škole, je kolem 1 Gb (1 000 MB) za sekundu, ale v praxi mnohem méně, v oblasti desítek Mb za sekundu.

Pohodlně se usaďte, svítí na vás data!

Oko to nestihne

Určitě jste před spuštěním různých aplikací četli upozornění, že někteří lidé mohou ze svižných změn obrazu trpět nevolností nebo dokonce epileptickými záchvaty. V případě Li-fi nic takového nehrozí. Blikání je tak rychlé, že ho lidské oko nedokáže rozlišit a vnímá jej stále stejně – jako proud světla. Ve skutečnosti ale blikne až 100 milionkrát za sekundu. Speciálně zkonstruované přijímače (detektory) zběsilé blikání přeloží do jedniček a nul, z nichž vyčtou potřebné informace. Třeba nový díl Rychle a zběsile.

Zázračná dioda

K vysílání dat světlem je zapotřebí LED opatřená speciálním čipem, který ovládá její blikání. LED dokáže osvětlit celou místnost a zároveň měnit intenzitu vyzařovaného světla rychleji než klasická žárovka a to ji společně s energetickou úsporností dělá jasným favoritem. Dokud je ve hře jedna jediná dioda, není to zase žádná velká světelná show. LED světla jsou ale složené z mnoha diod, které mohou vyzařovat různé barvy světla – například spojením červené, zelené a modré diody dostanete bílé světlo. Když spojíte diody do jednoho takového hroznu nebo řady a začnete skrz všechny posílat data, máte najednou neuvěřitelně výkonný vysílač v každém osvětlení (včetně LED pásků, co se umisťují nad kuchyňské linky nebo do chodeb jako navigační pruhy).

Město LED andělů

A o tom to celé je. Když se rozhlédne kolem sebe, uvidíte LED všude. Nejenže se používají na běžné elektronice, třeba pro indikaci stavu baterie, začínají také nahrazovat osvětlení v místnostech, školách, i ve velkých provozech nebo dokonce v celých městech. V americkém Los Angeles vyměnili klasické sodíkové osvětlení ulic z 80 % procent za LED světla. V každém je maximálně 20 diod. Město tak potlačilo světelné znečištění, ulevilo namáhané elektrické síti (zbylou elektřinu používá pro nabíjení aut) a ušetřilo na ročních nákladech přibližně 23 milionů korun. Navíc pomocí tvarování svícení téměř vymizely místa s rozdílnými stíny na chodnících. Nepotřebujete ani moc bujnou fantazii, abyste domysleli, jak výhodné je to pro Li-fi.

Datová světla

Auta už nyní používají ve svých světlech LED diody nebo LASERové diody (například BMW) a v blízké budoucnosti auta vybavené přijímačem Li-fi budou od lamp nebo semaforů dostávat kontinuální tok informací o dopravní situaci ve městě. Přizpůsobí svoji jízdu provozu a vedle toho budou schopná přes světlo streamovat rozhlasové a televizní přenosy. Nekončí to ale u lamp. Už v současnosti automobilky Toyota a Honda připravují Li-fi systémy, které by z rozsvícených světlometů vyblikávaly technickou specifikaci auta a zpětně by četly, jaké vozy jedou kolem nich. Slibně vypadá příjem třeba informací o brzdném systému auta před a za vámi, protože tomu se pak přizpůsobí přibržďování vašeho vozu, a tím se sníží počet dopravních nehod. Dnešní světla aut umožňují i tvarování optických svazků tak, abyste neoslňovali řidiče v protisměru, či chodce na vozovce.

Ve světelné továrně

Využívání Li-fi je zajímavé i pro velké provozy, jako jsou třeba výrobní haly továren s velkým množstvím programovatelných robotických ramen. Do těch se dnes informace posílají kabely, takže taková výrobní hala je už v podstatě překabelovaná. Ve chvíli, kdy by je nahradilo centrální datové osvětlení, nebyly by zapotřebí v takovém množství. Stejným způsobem optimalizuje Li-fi fungování nemocnic, ve kterých přenosová rychlost a dostupnost dat bývají klíčové pro lidský život. Kvůli rozšíření LED zvládne Li-fi lokalizaci s přesností 3 centimetrů, třeba pojízdného lůžka s pacientem. Hodit se to může i pro lokalizaci zboží v obchodě, kam se méně přesný GPS signál ani nedostane.

Přijímač Li-fi , který zapojíte do jakéhokoliv USB na laptopu

Mobil a Mickey Mouse

Jasným vítězem v Li-fi komunikaci pak budou telefony, tablety, počítače nebo televize a další elektronika, klidně lednice nebo chytrý květináč. Stačí mít zařízení osazené Li-fi přijímačem a být v dosahu datové LEDky.

Velkou pozornost možnostem Li-fi věnuje i společnost Disney. Už nyní má vytvořeno řešení pro dálkově ovládané hračky, které diodami komunikují s mobilem, i sami se sebou. Skvělým nápadem je koncept magické hůlky. Na konci je osazena LED, která vyblikává kouzla, tedy datové povely, směrem ke speciálnímu kostýmu princezny. Ten má v sobě přijímače a mění barvy podle toho, jaké kouzlo sešlete.

Uhni mi ze světla

Přestože patří Li-fi do páté generace přenosu dat, nedá se o ní uvažovat jako o samostatné síti. V cestě jí stojí zatím příliš mnoho překážek, například samotná vzdálenost, která pro efektivní přenos zatím nepřesahuje několik desítek metrů (kromě automobilů, kde se používají silná světla). V běžném použití když s mobilem chodíme lze pomocí LiFI komunikovat jen omezeně, ale co když ho máme v kapse? A co dělat, když se zhasne? Ve dne? Anebo když zajdete za roh mimo dosah vysílače? Když se zkombinuje příliš mnoho světelných zdrojů dohromady? Do světla vám může vejít kamarád a přerušit tak příjem. O Li-fi se proto uvažuje jako o frekvenci, která doplní existující sítě – to znamená ty, které fungují v rádiových pásmech (Wifi, LTE, 5G atp).


Li-fi na ČVUT

V laboratoři profesora Zvánovce na ČVUT • 

Na Českém vysokém učení technickém v Praze, konkrétně na Elektrotechnické fakultě, se tým odborníků pod vedením profesora Zvánovce dlouhodobě zabývá problematikou přenosu dat ve viditelné oblasti. ČVUT se podílela na vytvoření celosvětového komunikačního standardu Li-fi a nadále mohutně přispívá k zlepšení celé technologie. Studenti už si s touto technikou mohou hrát v rámci programu Elektronika a komunikace (ek.fel.cvut.cz). Více informací se dozvíte na elmag.fel.cvut.cz.


Rychlost stahování


Bell to věděl

Alexandera Grahama Bella známe hlavně jako vynálezce gramofonu a telefonu. Málo se ale ví, že už roku 1881 zažádal o patent na přenášení zvuku s pomocí proměnlivé intenzity světla. Říkal tomu fotofon, ale kvůli spoustě problémů při uvádění do praxe se nakonec ujal Bellův telefon.

 

Microsoft Azure: Bude nám AI pomáhat nebo nás děsit?

Microsoft Azure: Bude nám AI pomáhat nebo nás děsit?

Chytré klíčenky: Technikou proti roztržitosti

Chytré klíčenky: Technikou proti roztržitosti

SolarStratos: Jak vysoko se dostane nový letoun?

SolarStratos: Jak vysoko se dostane nový letoun?

Roboti ve vlnách: Jak nám pomáhají autonomní námořníci?

Roboti ve vlnách: Jak nám pomáhají autonomní námořníci?