Li-Fi چیست؟ + معرفی کامل و تفاوت آن با Wi-Fi

مقدمه:
Li-Fi مخفف Light Fidelity است. این فناوری بسیار جدید است و توسط فیزیکدان آلمانی هارالد هاس در سال 2011 در TED (تکنولوژی، سرگرمی، طراحی) گفتگوی جهانی در ارتباط با نور مرئی (VLC) پیشنهاد شد. Li-Fi یک فناوری شبکه نوری بی سیم است که از دیودهای ساطع نور (LED) برای انتقال داده استفاده می کند. اصطلاح Li-Fi به فناوری ارتباط با نور مرئی (VLC) اشاره دارد که از نور به عنوان رسانه برای ارائه ارتباطات پرسرعت به روشی مشابه Wi-Fi و مطابق با استاندارد IEEE 802.15.7 استفاده می کند

IEEE 802.15.7 : یک استاندارد مبتنی بر فناوری ارتباطات بی سیم پرسرعت، دو جهته و کاملاً شبکه ای است که مشابه IEEE 802.11 Wi-Fi است.

این مقاله بر روی Li-Fi، کاربردها، ویژگی ها و مقایسه با فناوری های موجود مانند Wi-Fi و غیره تمرکز دارد.

Wi-Fi برای پوشش عمومی بی سیم در ساختمان کاربرد عمده دارد، در حالی که Li-Fi برای پوشش داده های بی سیم با چگالی بالا در ساختمان ایده آل است. منطقه محدود و به ویژه برای کاربردها در مناطقی که مسائل مربوط به تداخل رادیویی مورد توجه است مفید است، بنابراین این دو فناوری را می توان مکمل در نظر گرفت. فناوری Li-Fi پهنای باند، کارایی، اتصال و امنیت بهتری را نسبت به Wi-Fi ارائه می دهد و در شرایط آزمایشگاهی در حال حاضر به سرعت های بالاتر از 1 گیگابیت در ثانیه دست یافته است.
با استفاده از ماهیت کم هزینه LED ها و واحدهای روشنایی، فرصت های زیادی برای بهره برداری از این رسانه وجود دارد. Li-Fi انتقال داده از طریق نور با خارج کردن فیبر از فیبر نوری و ارسال اطلاعات از طریق لامپ LED است.

Li-Fi چیست؟

LI-FI ارتباطات نور مرئی، WI-FI طیف رادیویی. در دنیای پرجمعیت امروزی (ارتباط داده)، LiFi یک راه جدید و کارآمد برای ارتباط بی سیم است LiFi، از چراغ های LED برای انتقال داده ها استفاده می کند.
انتقال داده ها به صورت بی سیم انجام می شود. شبکه‌های بی‌سیم فعلی که ما را به اینترنت متصل می‌کنند، زمانی که بسیاری از دستگاه‌ها متصل هستند، بسیار کند می‌شوند. همچنین با افزایش تعداد دستگاه‌هایی که از اینترنت استفاده می‌کنند، در دسترس بودن پهنای باند ثابت، لذت بردن از نرخ بالای انتقال داده و اتصال یک شبکه امن را بسیار دشوارتر می‌کند.

امواج رادیویی تنها بخش کوچکی از طیف الکترومغناطیسی موجود برای انتقال داده است لای فای، در مقایسه با روش های مرسوم ارتباطات بی سیم که بر روی امواج رادیویی انجام می شود، طیف بسیار گسترده تری برای انتقال داده دارد.

ایده اصلی پشت این فناوری این است که داده ها را می توان از طریق نور LED با شدت های مختلف نور سریعتر از آنچه چشم انسان تشخیص نمی دهد منتقل کرد.
این فناوری از بخشی از طیف الکترومغناطیسی استفاده می کند که هنوز به طور کلی استفاده نمی شود.

طیف مرئی به جای امواج رادیویی گیگاهرتز برای انتقال داده ها

ایده لای فای برای اولین بار توسط هارالد هاس فیزیکدان آلمانی در سخنرانی جهانی TED (تکنولوژی، سرگرمی، طراحی) در ارتباط با نور مرئی (VLC) در جولای 2011 با معرفی آن به عنوان “داده از طریق روشنایی” مطرح شد. او از یک لامپ رومیزی با یک لامپ LED برای انتقال ویدئویی از یک گل در حال شکوفه استفاده کرد که سپس روی صفحه نمایش داده شد.

به زبان ساده، Li-Fi را می توان به عنوان یک Wi-Fi مبتنی بر نور در نظر گرفت، یعنی به جای امواج رادیویی از نور برای انتقال داده ها استفاده می کند. به جای مودم‌های وای‌فای، لای‌فای از فرستنده‌ گیرنده مجهز به لامپ‌های LED استفاده می‌کند که می‌توانند اتاق را روشن کنند و اطلاعات را ارسال و دریافت کنند. با افزودن پهنای باند جدید و استفاده نشده نور مرئی به امواج رادیویی موجود در حال حاضر برای انتقال داده، Li-Fi می تواند نقش مهمی در کاهش بارهای سنگینی که سیستم بی سیم فعلی با آن مواجه است ایفا کند. بنابراین ممکن است باند فرکانسی اضافی در حدود 400 هرتز را در مقایسه با آنچه در ارتباطات RF موجود است که حدود 300 گیگاهرتز است ارائه دهد.
همچنین، از آنجایی که Li-Fi از طیف مرئی استفاده می کند، به کاهش نگرانی ها در مورد اینکه امواج الکترومغناطیسی ناشی از Wi-Fi می تواند بر سلامت ما تأثیر منفی بگذارد، کمک می کند.

با برقراری ارتباط از طریق نور مرئی، فناوری Li-Fi این امکان را دارد که نحوه دسترسی ما به اینترنت، پخش ویدیو، دریافت ایمیل و موارد دیگر را تغییر دهد. امنیت مشکلی نیست زیرا در غیاب نور نمی توان به داده ها دسترسی داشت. در نتیجه، می توان از آن در مناطق نظامی با امنیت بالا که ارتباطات RF مستعد استراق سمع است استفاده کرد.
معماری Li-Fi که می تواند آینده ارتباطات داده باشد، به نظر می رسد نسخه نوری سریع و ارزان Wi-Fi باشد.

در رابطه با امنیت شبکه بیشتر بخوانید.

ارتباط نور مرئی (VLC)

Li-Fi از نور مرئی طیف الکترومغناطیسی بین 400 تا 800 هرتز به عنوان حامل نوری برای انتقال داده و روشنایی استفاده می کند. یعنی از پالس های سریع نور برای انتقال اطلاعات در رسانه بی سیم استفاده میشود اجزای اصلی یک سیستم لای فای پایه ممکن است شامل موارد زیر باشد:

الف) یک LED سفید با روشنایی بالا که به عنوان منبع انتقال عمل می کند.
ب) یک فتودیود سیلیکونی با پاسخ خوب به نور مرئی به عنوان عنصر دریافت کننده. روشن و خاموش کردن LED ها می تواند باعث ایجاد رشته های دیجیتال با ترکیب متفاوت 1 و 0 شود.

برای تولید یک جریان داده جدید، داده ها را می توان در نور با تغییر نرخ سوسو زدن LED کدگذاری کرد. به این ترتیب، LED ها با تعدیل نور با سیگنال داده، به عنوان یک فرستنده عمل می کنند. خروجی LED برای انسان ثابت به نظر می رسد زیرا آنها با سرعتی خارق العاده (میلیون ها بار در ثانیه) سوسو می زنند و تشخیص این فرکانس برای چشم انسان غیرممکن است.
نرخ ارتباط 1000 مگابیت در ثانیه قابل دستیابی است. سیستم فرستنده Li-Fi از چهار زیرمجموعه اصلی تشکیل شده است:

• لامپ
• مدار تقویت کننده قدرت RF (PA)
• برد مدار چاپی (PCB)
• محفظه

برد مدار چاپی (PCB) ورودی ها و خروجی های الکتریکی لامپ را کنترل می کند و میکروکنترلر مورد استفاده برای مدیریت عملکردهای مختلف لامپ را در خود جای می دهد.
سیگنال فرکانس رادیویی (RF) توسط تقویت کننده قدرت تولید می شود و به میدان الکتریکی لامپ هدایت می شود. در نتیجه غلظت بالای انرژی در میدان الکتریکی، محتویات لامپ در مرکز لامپ به حالت پلاسما تبخیر می‌شود.

و این پلاسمای کنترل شده به نوبه خود منبع شدید نور تولید می کند.

LiFi چگونه عمل می کند؟

برخلاف Wi-Fi که از بخش رادیویی طیف الکترومغناطیسی استفاده می کند، Li-Fi از طیف نوری یعنی بخش نور مرئی طیف الکترومغناطیسی استفاده می کند. اصل Li-Fi بر اساس ارسال داده ها با مدولاسیون دامنه منبع نور به روشی کاملاً تعریف شده و استاندارد است. چراغ‌های ال‌ای‌دی را می‌توان سریع‌تر از آنچه که چشم انسان تشخیص دهد روشن و خاموش کرد زیرا سرعت عملکرد LEDها کمتر از 1 میکروثانیه است. این فعالیت سوئیچینگ نامرئی انتقال داده ها را با استفاده از کدهای باینری امکان پذیر می کند. اگر LED روشن باشد، یک سیگنال دیجیتال “1” و اگر LED خاموش باشد، یک سیگنال دیجیتال “0” ارسال می شود. همچنین این LED ها را می توان خیلی سریع روشن و خاموش کرد که به ما فرصت بسیار خوبی برای انتقال داده ها از طریق چراغ های LED می دهد، زیرا هیچ فرکانس نوری تداخلی مانند فرکانس های رادیویی در Wi-Fi وجود ندارد.

تصور می‌شود که Li-Fi هشتاد درصد کارآمدتر باشد، به این معنی که می‌تواند به سرعت ۱ گیگابیت در ثانیه و حتی فراتر از آن برسد. Li-Fi با فیبر نوری متفاوت است زیرا لایه های پروتکل Li-Fi برای ارتباطات بی سیم در فواصل کوتاه (تا 10 متر) مناسب هستند.

Li-Fi چگونه کار می کند؟ کار Li-Fi بسیار ساده است. یک فرستنده نور در یک طرف یعنی یک فرستنده LED و یک آشکارساز عکس (حسگر نور) در طرف دیگر وجود دارد. داده های ورودی به فرستنده LED با تغییر نرخ روشن و خاموش شدن LED ها برای دستیابی به رشته های مختلف 1 و 0 در نور (از نظر فنی به عنوان ارتباطات نور مرئی نامیده می شود) کدگذاری می شود. فعالیت خاموش فرستنده LED که به نظر نامرئی به نظر می رسد (شدت LED به قدری سریع تنظیم می شود که چشم انسان نمی تواند آن را متوجه شود، بنابراین نور LED برای انسان ثابت به نظر می رسد)، انتقال داده ها را به شکل نور مطابق با کدهای باینری ورودی: روشن کردن LED یک “1” منطقی است، خاموش کردن آن یک “0” منطقی است.

در رابطه با خدمات پسیو شبکه بیشتر بخوانید.

تفاوت LiFi و WiFi

1- LiFi مخفف Light Fidelity است. WiFi مخفف Wireless Fidelity است.

2- LiFi توسط پروفسور هارالد هاس در سال 2011 ابداع شد. WiFi توسط شرکت NCR در سال 1991 اختراع شد.

3- Li-Fi داده ها را با استفاده از نور با کمک لامپ های LED منتقل می کند. Wi-Fi داده ها را با استفاده از امواج رادیویی با کمک روتر WiFi منتقل می کند

4- لای فای نمی تواند از دیوارها نفوذ کند. Wi-Fi می تواند از دیوارها نفوذ کند وای فای دارای برد 30 متر است

5- لای فای مسافتی حدود 10 متر را پوشش می دهد مصرف برق کمتر است. وای فای مصرف برق بیشتر است.

6- لای فای سرعت 1 گیگابیت در ثانیه در حال استفاده تجاری. وای فای سرعت تا 2 گیگابیت در ثانیه را می توان به صورت تجاری به دست آورد

7- LiFi از استاندارد IEEE 802.15.7 استفاده می کند. WiFi از استاندارد IEEE 802.11 استفاده می کند.

8- لای فای از نور مرئی طیف الکترومغناطیسی استفاده می کند. وای فای از امواج رادیویی طیف الکترومغناطیسی استفاده می کند

9- LiFi در محیط با چگالی بالا کار می کند. WiFi از امواج رادیویی طیف الکترومغناطیسی استفاده می کند

10- LiFi مساحت 10 متری را پوشانده است. وای فای 30 متر مساحت را پوشانده است.

11- کاربرد Li-Fi: خطوط هوایی، اکتشافات زیر دریا. کاربرد Wi-Fi: نقطه اتصال WiFi