آشنایی با تکنولوژی لای فای(LI-FI)

آشنایی با تکنولوژی LI-FI

 

در سال های اخیر با فراگیر شدن اینترنت بیشتر فروشگاه ها، رستوران ها، هتل ها و حتی مراکز خریدبرای جذب هرچه بیشتر مشتری، اینترنت را برای استفاده ی عموم فراهم آورده اند. در بسیاری از کشورهای پیشرفته جهان، دیگر استفاده از وای فای در فضاهای شهری، میدان ها و ایستگاه های اتوبوس به امری عادی تبدیل شده است. وای فای(WI-FI) نام یک فناوری پرطرفدار شبکه های بی سیم است که با استفاده از امواج رادیویی امکان اتصال  پرسرعت به اینترنت را فراهم میسازد. در این شبکه هایک قطعه  رایانه ای اطلاعات را تبدیل به امواج رادیویی نموده و سپس آنها را از طریق آنتن ارسال می کند. در طرف دیگر یک روتر بدون سیم با دریافت سیگنالهای فوق و تبدیل آنها به اطلاعات اولیه، داده ها را برای رایانه قابل فهم خواهد ساخت.

در این بین، شبکه وای فای اگرچه لحظه به لحظه محبوبیت بیشتری می یابد اما مشکلات خاص خود را دارد به طوری که این امواج به گونه ای هستند که گویی در طیف الکترومغناطیس مسیر عبور بسیار باریکی را در تصرف خود گرفته اند که این موضوع باعث محدود شدن پهنای باند برای گوشی های هوشمند و دستگاه های دیگر می شود.موضوع قابل بحث دیگر این است که اگر چند دستگاه هم زمان به یک شبکه وای فای وصل باشند، به راحتی ممکن است مشکلاتی از قبیل افت سرعت پیش بیاید. البته قابل ذکر است که وای فای در برابر نفوذ هکرها نیز آسیب پذیر است؛ به ویژه اگر امواج شبکه وای فای شما، فراتر از محدوده خانه یا دفتر کارتان برود و غریبه ها هم بتوانند به این امواج دسترسی داشته باشند. دیگر اینکه با افزایش تعداد دستگاه هایی که میتوانند به وای فای وصل شوند، امکان تداخل امواج بیشتر و بیشتر می شود. درست است که امروزه وای فای مثل هوایی شده که تنفسش میکنیم، اما کارشناسان می گویند به زودی باید دنبال فناوری های جایگزین بگردیم.

این فناوری جایگزین چیست؟ و چه کارایی ها و ویژگی هایی را دارا می باشد؟

در این مطلب با این فناوری آشنا می شویم:

چگونگی پیدایش فناوری لای فای(LI-FI):

پروفسور هارلدهاس(Harold Hass)،محقق ارتباطات همراه دانشگاه ادینبورگ، کار بر روی تکنولوژیLi-Fi را از اوایل سال 2000 شروع کرد و به سرعت 10 مگابیت در ثانیه رسید که برای کار با اینترنت کافی است اما پس از آن در سال2003 موفق به رسیدن به سرعت 100 گیگابیت در ثانیه شد که سرعتی 15 برابر بیشتر از سریعترین Wi-Fi های حال حاضر است. او این تکنولوژی را در ted به طور کامل شرح داد و پرده از این فناوری برداشته شد.

هارلد هاس درباره ی این تکنولوژی می گوید:

15 سال طول کشید تا همه ی کاربران اینترنت بتوانند از تکنولوژی وای فای استفاده کنند، اما من معتقدم تنها در عرض 5 سال تمام کاربران اینترنت مجهز به تکنولوژی لای فای خواهند شد و این مدت زمان از سال گذشته شروع شده است.

Li-Fi چیست؟

لای فای (Li-Fi) اصطلاحی اختصاری برای عبارت “Light Fidelity” است.

Li-Fi ارتباط بی سیم کامل و پر سرعت مانند Wi-Fi است که از نور استفاده می کند. این تکنولوژی زیر مجموعه ارتباط های بی سیم (owc) است و میتواند یک متمم در یک ارتباط رادیویی یا جایگزین مناسب در زمینه های data broadcasting  (پخش داده ها) باشد. این تکنولوژی برای ارتباط خود از یک طیف نورمرئی یا مادون قرمز بجای امواج رادیویی استفاده می کند. البته قابل ذکر است که این تکنولوژی راه حلی برای حل محدودیت band width (پهنای باند) امواج رادیویی است.

Li-Fi  از دیودهای نوری led به عنوان رسانه انتقال در شبکه استفاده می کند که سرعت آن بسیار بالاتر از Wi-Fi است.Li-Fi  می تواند همه وسایل الکترونیکی که به اینترنت وصل می شوند را با یک تراشه ی کوچک مدیریت کند، هر وسیله ای که دارای این تراشه باشد می تواند عملکردی همانند access point(نقطه دسترسی) در شبکه li-fi داشته باشد.

محققان رشدli-fi  را سالانه حدود 82% بین سال های 2013 تا 2018 پیش بینی کرده اند. این ارتباط نور مرئی به وسیله ی سوییچ بین خاموش و روشن شدن لامپ ها در نانو ثانیه کار می کند البته انتقال داده ها فقط در حالت روشن بودن چراغ اتفاق می افتد. این خاموش و روشن شدن لامپ ها به حدی است که چشم انسان قادر به تشخیص آن نیست و تنها چیزی که می بیند یک طیف از نور است، این چراغ ها را می توان در  مکانهایی که برای انسان کاربردی ندارد جاسازی کرد. امواج نور توانایی عبور از دیوار را ندارند بنابراین باعث میشود تا محدوده ی کمتری را پشتیبانی کند. با تمام این وجود یک سیکل نور منعکس شده از دیوار میتواند به سرعتی حدود 70 mbit/s برسد. از مزیت های لای فای میتوان به این اشاره کرد که این تکنولوژی قابلیت این را دارد که در مناطق حساس به امواج الکترو مغناطیسی مورد استفاده قرار گیرد که بسیار مفید خواهد بود، از جمله این مکانها میتوان به کابین هواپیماها، بیمارستانها و نیروگاه های هسته ای اشاره کرد.

هردو تکنولوژی li-fi و wi-fi میتوانند داده ها را از طریق امواج الکترومغناطیسی عبور دهند ولی فرق آنها این است که wi-fi از طریق امواج رادیویی این داده ها را عبور میدهد ولی li-fi این کار را با استفاده از امواج نور مرئی انجام می دهد و این در صورتی میباشد که کمیسیون ارتباطات ایالات متحده هشداری جدید در خصوص خطر بالقوه پر شدن ظرفیت wi-fi داده است در حالی که li-fi هیچ گونه محدودیتی ندارد.

li-fi چگونه کار میکند؟

عملکرد تکنولوژی لای فای(li-fi) تا حدود زیادی شبیه به تکنولوژی مادون قرمز درون تلویزیون های امروزی است. درواقع باید گفت که این تکنولوژی یعنی مادون قرمز با تکیه بر یک اصل ساده کار میکند: ورودی مورد نظر فرستاده شده (مثلا تغییر کانال بعد از فشردن دکمه ای مشخص) و سپس آن ورودی به کد باینری تبدیل میگردد؛ در مرحله ی بعد ، کد از طریق امواج نوری مادون قرمز ایجاد شده توسط سنسور ریموت کنترل انتقال یافته و حسگر مادون قرمز تلویزیون شما نیز آنها را دریافت می کند و سپس با دی کد کردن نور فرمان دریافتی را اجرا میکند.

اینفوگرافی pure lifi(شرکتی که توسط هارلد هاس تاسیس شده است.)که در تصویر بالا مشاهده میکنید عملکرد تکنولوژی مورد بحث را نشان میدهد. در واقع اینترنت و روتر یا سرور به کابلی متصل هستند و کابل نیز به تعدادی لامپ ال ای دی وصل شده است. این لامپ ها با میزان کردن امواج نوری ، داده ها را منتقل میکنند و در عین حال آشکارسازی که روی تلفن یا لپ تاپ شما قرار دارد آن امواج را دریافت کرده و رمزگشایی می کند. بنابراین نور این لامپها به هر جایی که انتشار پیدا کند و آشکارساز هم توانایی <<دیدنش>>را داشته باشد، می توانید به اینترنت دسترسی داشته باشید و اینترنت هم سرعتی به مراتب بالاتر از وای فای(wi-fi) خواهد داشت. اما این یعنی لازم است که خط دید مستقیم میان منبع(یعنی لامپ) و گیرنده (تلفن یا لپ تاپ) وجود داشته باشد، بنابراین،برخلاف وای فای که میتواند از دیوارها عبور کند، لای فای چنین امکانی برای شما فراهم نخواهد کرد. در ساخت تکنولوژی(Li-Fi) از ترکیب نانو کریستالهای سزیم برمید با نیترید فسفر استفاده میشود.

اما سوال اینجاست که نحوه کار این فناوری چگونه است؟

این فناوری به این ترتیب کار می کند که داده ها با استفاده از فرکانس نوری مابین 400 تا 800 تراهرتز و از طریق خاموش و روشن شدن چراغهای ال ای دی (LED) که دارای سرعت خیلی بالایی هستند انجام میگیرد.

چه چیزی باعث شده تا Li-Fi ، تا این حد امیدوار کننده باشد؟!!!

کاملا واضح است که تکنولوژی لای فای به مراتب بهتر و سریع تر از وای فای می باشد و دیگر لازم نیست نگران انباشت امواج رادیویی و نقاط کور وایرلس باشید زیرا این تکنولوژی بسیار سریع تر از وای فای می باشد. و این تکنولوژی مزایای زیادی نسبت به وای فای دارد؛ این تکنولوژی نسبت به وای فای نیاز به انرژی کمتری دارد و اگر آشکارکننده های نوری شما پیل های خورشیدی باشند آنطور که Hass پیش بینی کرده آنگاه قادر خواهید بود که از تکنولوژی شارژ بیسیم برای آنها بهره گرفته و همزمان به صورت وایرلس به اینترنت دسترسی پیدا کنید.

نیاز به خط دید مستقیم برای بهره گیری از لای فای به آن معناست که این فناوری احتمالا از وای فای ایمن تر است، چرا که دیگر افراد غریبه و خارج از منزل شما نمی توانند سیستم مورد استفاده تان را هک کنند و مورد سوء استفاده قرار بدهند. اما آنطور که در سایت تک کرانچ آمده ، لنزهای تله فوتو و حسگرهای تصویری بهینه سازی شده میتوانند چنین امکانی را برای این افراد فراهم سازند.

مشکلاتی که باید این تکنولوژی تازه متولد شده با آنها روبرو شود!

همه اینها همانطور که می دانید خوب هستند، اما هنوز هم مشکلاتی جدی در مورد لای فای وجود دارد که باید مرتفع گردند. یکی از مشکلات لای فای این است که آنرا نمی توان در نور مستقیم آفتاب (ویا دیگر شرایط با وجود نورهای تند و زننده) قرارداد چرا که در این صورت، آشکارسازهای نوری نمی توانند امواج نوری حاوی دیتا را شناسایی کنند.

نیاز به خط دید مستقیم ازجمله معایب اصلی و دردسرآفرین این فناوری است. تصور کنید تنها یک لامپ لای فای در اتاق پذیرایی وجود داردو می خواهید به اتاق خواب بروید، در این صورت باید یکی دیگر از این لامپ ها هم در آنجا وجود داشته باشد، در غیراین صورت دسترسی شما به اینترنت قطع می شود.

البته یکی دیگر از مشکلات این فناوری هزینه سرسام آور تعویض زیرساخت های سیم پیچی و نوری منازل می باشد؛ شما باید زیر ساخت های فعلی را تعویض کنید و در عوض زیرساخت های حاوی ال ای دی های لای فای را نصب کنید و این کار هم از نظر صرفه ی زمانی و اقتصادی زیاد قابل توجه نمی باشد.!

مقایسه فناوری Li-Fi با فناوری Wi-Fi

در حال حاضر مطالب و مقالات زیادی در مورد فناوری wi-fi وجود دارد که اکثریت کسانی که راجب به این فناوری حرف زده اند (با توجه به دامنه گسترده کاربردی این فناوری) کم و بیش اطلاعاتی را بیان کرده اند. به همین جهت در ادامه توضیح مختصری در مورد مقایسه این فناوری با فناوری نو ظهور  (Li-Fi در مقایسه با Wi-Fi) خواهیم داد.

در مورد فناوری Li-Fi هرچند که نوظهور نیست ولی به دلیل عملیاتی نشدن آن در فضای عمومی اطلاعات کمتری نسبت به Wi-Fi  در دست می باشد؛ با این حال توضیحاتی خواهیم داد.

 

بطورکلی اگر بخواهیم به صورت تیتروار به تفاوت این دو فناوری بپردازیم به شکل زیر می باشد:

  • ارسال داده ها: در فناوری Li-Fi با نور و با استفاده از لامپ های LEDدر صورتی که این کار در فناوری Wi-Fi با استفاده از امواج رادیویی و استفاده از روتر انجام می شود.
  • تداخل امواج: در فناوری نوظهوری که قبلا راجع به آن بحث کردیم با هیچ موج رادیویی تداخل ندارد اما فناوری ای که در حال حاضر داریم از آن استفاده می کنیم امکان تداخل با امواج رادیویی دیگر روترها و تجهیزات وایرلس وجود دارد.

 

  • کاربرد بیشتر: فناوری جدیدی که در حال ورود به بازار و تولید انبوه است امکان استفاده در اکتشافات زیرزمینی، زیردریایی وکاربردهای روزمره و… در آن وجود دارد؛ ولی در فناوری حال حاضر که باآن روبرو هستیم فقط برای استفاده از اینترنت در اشکال مختلف (کیوسک،هات اسپات و خانگی) می باشد.
  • کارایی: تکنولوژی Li-Fi امکان استفاده از اینترنت را برای کاربران حتی در مکان های شلوغ و یا مواردی مانند زیر دریا و یا زیر زمین محیا کرده است؛ ولی تکنولوژی Wi-Fi امکان استفاده از آن در زیر دریا یا زیر زمین و یا حتی در مکان های شلوغ خیلی کم است..
  • امنیت: یکی از ویژگی های این فناوری جدید این است که نوری که از LEDها پخش می شوند امکان عبور از دیوار را ندارند و این از لحاظ امنیتی جایگاه بالایی دارد؛ ولی در مورد وای فای، امکان رد شدن امواج رادیویی از بین دیوارها هست که این مطلب میزان امنیت این فناوری را کم می کند‌.

 

  • سرعت: در فناوری Li-Fi سرعت ارسال داده ها تقریبا حدود یک گیگا بیت در هر ثانیه می باشد؛ در صورتی که در فناوری Wi-Fi این سرعت به ۱۵۰ مگابیت در هر ثانیه میرسد( البته در بعضی موارد این سرعت به ۱ یا ۲ گیگابیت در هر ثانیه می رسد.)
  • فرکانس: درLi-Fi فرکانس ارسال داده ها چندین هزاربار بالاتر است ازWi-Fiبوده است (۵گیگاهرتز).

  • محیطی: Li-Fi درمحیط های پر تراکم وپر جمعیت بسیار راحت و بدون مشکل کار کرده است ؛ ولی Wi-Fi در محیط های پر تراکم با مشکل روبرو شده است.
  • فاصله تحت پوشش: Li-Fi تا فاصله ده متری را نیز تحت پوشش قرار می دهد؛ ولی Wi-Fi به طور تقریبی تا فاصله ۳۰ متری را نیز تحت پوشش قرار می دهد.

 

اگر بخواهیم به طور مختصر و مفید این تفاوت ها را جمع بندی کنیم به این شکل می شود که:

طیف نور مرئی 10000 بار بزرگتر از تمام طیف فرکانس رادیویی است؛ البته شایان ذکر است که محققان به نرخ انتقال 10 G/S این فناوری دست یافته اند که این سرعت 250 بار سریعتر از SuperFast Broad ها است؛ با استناد به پیش بینی بنیانگذاران این فناوری می توان گفت که تکنولوژی Li-Fi 10 برابر ارزانتر از Wi-Fi در بازار ارائه می گردد.

اگر بخواهیم از جنبه های منفی این تکنولوژی حرف بزنیم می توان به برد کوتاه و هزینه راه اندازی بالا (البته در حال حاضر)اشاره کرد؛ مطلب دیگر اینکه نشان تجاری این فناوری نو که همواره در حال گسترش می باشد Pure Li-Fi نام دارد.

سوالی که پیش میاید این است که آیا این فناوری جایگزین Wi-Fi میشود؟

آیا ممکن است که این فناوری تحولی جدید در فضای اینترنت ایجاد کند؟

اگر قصد پاسخ به این سوالات را داشته باشیم، باید صادقانه گفت که در حال حاضر نمی توان هیچ اظهار نظری را در این باره کرد و برای این کار خیلی زود است. افرادی که طرفدار این فناوری هستند؛ معتقدند این فناوری جدید یعنی Li-Fi میتواند بجای آنکه جایگزینی برای سخت افزارهای اینترنتی امروزه باشد می تواند بعنوان نوعی منبع اتصال اضافی استفاده شود.

شرکتی که موسس آن هارلد هاس می باشد(Pure Li-Fi) از تصویر بالا برای آنکه نشان دهد چگونه در آینده از شبکه ی LTE به Wi-Fi و سپس به Li-Fi در منزل خود می روید استفاده کرده است. با در نظر گرفتن همین جزئیات و اطلاعات نمیتوان پیش بینی کرد که لای فای بتواند به این زودی ها به صورت انبوه در اختیار کاربران قرار بگیرد. البته شرکت PureLi-Fi  با یک شرکت فرانسوی وارد همکاری شده تا تکنولوژی ای را که ارائه داده است تا سه ماهه ی سوم سال 2016 عرضه کند.

 

منابع:

www.techcrunch.com

https://techcrunch.com/2015/11/29/li-fi-probably-wont-be-the-new-wi-fi-for-most-people/

Yjc.ir

https://www.yjc.ir/fa/news/6353715/%D9%84%D8%A7%DB%8C-%D9%81%D8%A7%DB%8C-%DA%86%DB%8C%D8%B3%D8%AA-%D9%88-%DA%86%D9%87-%D8%AA%D9%81%D8%A7%D9%88%D8%AA%DB%8C-%D8%A8%D8%A7-%D9%88%D8%A7%DB%8C-%D9%81%D8%A7%DB%8C-%D8%AF%D8%A7%D8%B1%D8%AF

برای مشاهده ویدیو توضیحات پروفسورهارلد هاس در ted میتوانید به لینک زیر مراجعه فرمایید.

https://www.ted.com/talks/harald_haas_a_breakthrough_new_kind_of_wireless_internet?language=fa

www.wikipedia.com

https://fa.wikipedia.org/wiki/%D9%84%D8%A7%DB%8C-%D9%81%D8%A7%DB%8C

 

لینک کوتاه:
علی پور‌قدیمی

نویسنده: علی پور‌قدیمی

اینجانب علی پورقدیمی متولد 3/4/1380 هستم. علایق من به یک یا دو چیز ختم نمیشه و دوست دارم بیشتر چیزایی که در توانم هست و توانایی انجامشون رو دارم یاد بگیرم و تو زندگیم به کار ببندمشون. گوشه کوچیکی از این علایق میتونم به ورزشهای مختلف، علوم کامپیوتر، علوم تاریخی و کلا درس و ...

ارسال دیدگاه

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.