استاندارد Li-Fi چیست؟

استاندارد Li-Fi

مؤسسه مهندسان برق و الکترونیک (Institute of Electrical and Electronics Engineers) که به اختصار IEEE نامیده می‌شود اولین استاندارد Li-Fi که استانداردی جهت ارتباط پرسرعت دیجیتال مبتنی بر طیف‌های مادون قرمز (IR)، نور بصری و ماوراء بنفش (UV) است را تایید کرده است. استاندارد لای فای یک فناوری در ارتباط بی‌سیم است که از نور مرئی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند و از لامپ‌های LED برای انتقال اطلاعات به‌صورت کدهای نوری بهره می‌برد.

با تایید استاندارد لای فای (مبتنی بر نور) ۸۰۲٫۱۱bb-2023 دوره جدیدی در ارتباطات بی‌سیم شروع شده است. همانطور که می‌دانید Wi-Fi برای ارتباط بی‌سیم و ارسال داده‌ها از امواج رادیویی استفاده می‌کند اما Li-Fi برای ارتباطات بی‌سیم از نور به جای امواج رادیویی استفاده می‌کند. درنتیجه نسبت به وای فای سریع‌تر بوده، دربرابر تداخل الکترومغناطیسی مصون است و رهگیری آن کار دشوارتری است. لای فای با تنظیم کردن نور مادون قرمز یا LEDهای فرابنفش مرئی کار می‌کند و هر منبع LED را تبدیل به یک اکسس پوینت (نقطه دسترسی) می‌کند.

معماری یک نقطه دسترسی معمولی لای فای

انتقال داده‌ها از طریق نور چیز جدیدی نیست

خیلی قبل‌تر از اختراع وای فای، حتی قبل از هر نوع انتقال رادیویی، ارتباطات از راه دور و به وسیله نور وجود داشته و تا به امروز هم مورد استفاده قرار گرفته است. نیروی دریایی بریتانیا ارتباطات از طریق نور را در اوایل سال ۱۸۶۷ با استفاده از کد مورس آزمایش کرد. همچنین به‌صورت کاربردی‌تر در اواخر دهه ۱۹۷۰ با استفاده از LEDهای مادون قرمز، ارتباطات دیجیتال بی‌سیم و مبتنی بر نور، به صورت تجاری استفاده شد.

این فناوری برای دستگاه‌هایی مانند کنترل‌های تلویزیون و لوازم خانگی، صفحه کلیدهای بی‌سیم و ارتباطات دستگاه به دستگاه با سرعت پایین انتقال داده، استفاده شد. اما به دلیل وجود محدودیت در سرعت انتقال اطلاعات و مشکلاتی که در برقراری یک ارتباط ایمن داشت، این فناوری در دستگاه‌هایی که به سرعت بالا نیاز نداشته و عملکرد مهمی نداشتند مورد استفاده قرار گرفت. وای فای در اواخر دهه ۱۹۹۰ عرضه شد تا جای خالی شبکه‌های بی‌سیم پرسرعت و مبتنی بر نور تا همین اواخر حس شود.

وای فای با استاندارد IEEE 802.11 یک فناوری جدید بود که در سال ۱۹۹۷ منتشر شد و به کاربران معمولی رایانه هم این امکان را داد تا ارتباط بی‌سیم را تجربه کرده و در محدوده سیگنال دستگاه خود، آزادانه حرکت کنند. پس از شش به روزرسانی اصلی و به‌روز شدن اتصالات انتقال داده‌های تلفن‌های هوشمند، حالا دیگر تمام مردم این امکان را دارند تا تقریباً در هر نقطه از کره زمین هستند با یکدیگر ارتباط برقرار کنند. البته که Wi-Fi به همان اندازه که مفید و کاربردی است، محدودیت‌ها و مشکلاتی دارد که هنوز حل نشده‌اند.

محدودیت‌های وای فای

این روزها به دلیل زیاد شدن دستگاه‌های که از طریق امواج رادیویی ارتباط برقرار می‌کنند، وای فای با محدودیت‌هایی در طیف فرکانس رادیویی مواجه شده است. همچنین تعداد زیادی از آسیب‌پذیری‌های امنیتی در آن وجود دارند. یکی از بزرگ‌ترین ریسک‌هایی که در وای فای وجود دارد، نقطه دسترسی با امنیت پایین است. از آنجایی که امواج وای فای از دیوارها عبور می‌کنند (البته عملکرد آن هیچ‌وقت باب میل کاربران نبوده)، به بعضی افراد سودجو این امکان را می‌دهد تا بتوانند سیستم‌های وای فای که به اندازه کافی ایمن نیستند را هک کنند. همچنین در محیط‌های شلوغ RF یا EMI امکان تداخل امواج زیاد می‌شود که منجر به کندی یا قطع شدن ارتباط و انتقال اطلاعات می‌شود.

لای فای در طیف مرئی همراه با مادون قرمز و نور فرابنفش کار می‌کند

ارتباطات و انتقال اطلاعات مبتنی بر نور و با سرعت بالا کمی بیش از یک دهه قبل با تشکیل کنسرسیوم Li-Fi دوباره به صحنه برگشت. اصطلاح Li-Fi توسط هارالد هاس (Harald Haas) ابداع و سال ۲۰۱۱ در همایش جهانی TED درون سخنرانی ایشون، به جهان ارائه شد. بعد از آن هارالد هاس PureLifi را تأسیس کرد و تبدیل به یکی از اعضای مهم و موسس کنسرسیوم و محرک‌های کلیدی در تجاری‌سازی ارتباطات مبتنی بر نور مرئی (VLC) شد، که لای فای یک فناوری کلیدی حاصل از آن است.

فرق وای فای و لای فای چیست؟

بزرگ‌ترین تفاوت میان Wi-Fi و Li-Fi جنس رسانه آن‌ها است. سیگنال وای فای از طریق امواج رادیویی و در محدوده فرکانس گیگاهرتز و سیگنال لای فای توسط نور منتقل می‌شود. استاندارد ۸۰۲٫۱۱bb پروتکل‌های جدیدی به همراه ندارد و پروتکل‌های آن با وای فای مشترک خواهند ماند و این درحالی است که لایه فیزیکی (PHY) متفاوت است. دلیل این کار این است که قابلیت ارتباط و همکاری میان دستگاه‌های Wi-Fi و Li-Fi تضمین شود. برای مثال Light Antenna One که چندی پیش توسط PureLiFi عرضه شد، قادر است با چیپست‌های موجود وای فای ترکیب شده و به عنوان یک باند دیگر از وای فای نمایش داده شود.

در یک پیاده‌سازی و نصب معمولی سیستم لای فای، اینترنت و شبکه‌های محلی، از طریق فناوری انتقال انرژی الکتریکی توسط اترنت (POE) یا ارتباط خطوط برق (PLC) به LEDهایی که دارای سیستم لای فای هستند، متصل می‌شوند. این LEDها برای برقراری ارتباط دوطرفه به میکروکنترلر و ردیاب نوری مجهز خواهند شد، سپس دستگاه‌هایی مانند تلفن همراه یا هاست‌هایی که با باتری کار می‌کنند این امکان را خواهند داشت که از طریق نقاط دسترسی لای فای با آن‌ها ارتباط برقرار کنند.

فناوری لای فای LEDها را با فرکانس‌هایی تنظیم می‌کند که طیف آن‌ها بسیار بالاتر از چیزی است که چشم انسان قابل به تشخیص آن‌ها باشد. در شب، LEDهای طیف مرئی را می‌توان با توان کم روشن کرد، درنتیجه اطلاعات همچنان انتقال پیدا می‌کنند، اما نور جهت آسایش انسان‌ها، خاموش می‌شود. می‌توان لای فای را با مدولاسیون تک حامل (SCM) مرسوم و مدولاسیون چند حامل (MCM) تنظیم کرد.

اما برای دست یافتن به بالاترین سرعت لای فای می‌توان از مشتقی از MCM که orthogonal frequency division multiplex (OFDM) نامیده می‌شود، استفاده کرد. OFDM از طیف وسیع نور موجود برای پیاده‌سازی حامل‌های فرعی به‌منظور حمل چندین جریان داده موازی، استفاده می‌کند. در تحقیقات با فناوری لای فای به سرعت ۲۲۴ گیگابیت بر ثانیه دست پیدا کردند، اما سرعت در شرایط واقعی کمتر خواهد بود.

لای فای برای وای فای یک مکمل است یا یک رقیب؟

نقاط قوت و ضعف Li-Fi و Wi-Fi به خوبی یکدیگر را پوشش داده و تکمیل می‌کنند. این موضوع، به همراه قابلیت تعامل‌پذیری لای فای با وای فای، آن‌را به اندازه‌ای که می‌تواند رقیب باشد، تبدیل به یک همکار هم می‌کند. زمانی که نگرانی‌های امنیتی زیاد نباشند و تداخل در محدوده مورد نظر، قابل قبول باشد، وای فای می‌تواند پوشش کلی را ارائه دهد، در همین حین نقاط دسترسی لای فای می‌توانند ارتباطات در محدوده خط دید یا خط دید نزدیک را در فضای بسیار محدودتری ارائه دهند.

تعدادی تنظیمات توسط شرکای لای فای ارائه شده که در آن لای فای عملکرد بهتری از وای دارد یا در جایی که وای فای امکان پیاده‌سازی ندارد می‌توان از آن‌ها استفاده کرد. مثلا نور قادر است تا عمق ۲۰۰ متری در آب دریا نفوذ کند، درنتیجه لای فای می‌تواند قابلیت ارتباطات پرسرعت و بدون اتصال را بین وسایل نقلیه کنترل از راه دور که زیر آب هستند و اپراتورهایی که آن‌ها را کنترل می‌کنند، برقرار کند.

همچنین لای فای امکان استفاده در مکان‌هایی که وای فای به دلیل تداخل احتمالی با تجهیزات و دستگاه‌ها قابل استفاده نیست را دارد، مثلا برای عمل‌های جراحی یا ماشین‌های تصویربرداری در مجموعه‌های پزشکی. فراتر از چنین استفاده‌های تخصصی، سلول فعال شده توسط لای فای سایز کوچک‌تری دارد، درنتیجه امکان ارائه نقاط دسترسی بیشتری داشته و قابلیت ارائه پهنای باند همزمان را به دستگاه‌های بیشتری، نسبت به وای فای دارد. این باعث شده که لای فای برای پیاده‌سازی اینترنت اشیا گزینه بهتری باشد.

با گواهی استاندارد، زمان استفاده است

اکنون که استاندارد Li-Fi تأیید شده، ممکن است فروشندگان بیشتری برای سرمایه‌گذاری در بخش تحقیق و توسعه خود جهت طراحی و تولید محصولات لای فای، احساس امنیت کنند. افزایش تولید، کاهش هزینه‌ها و نوآوری‌های جدید را به همراه دارد. فراگیر شدن LEDها به این معنی است که نقاط دسترسی هم همه جا خواهند بود. با توجه به اینکه دیوارها یک مانع امنیتی سخت هستند، ممکن است لای فای آخرین عنصر برای تبدیل اتصال جهانی دستگاه‌های خانگی و اداری به یک واقعیت ایمن و عملی باشد.

منبع:

https://www.allaboutcircuits.com/news/ieee-certifies-lifi-light-based-communications-standard/#:~:text=The%20IEEE%20has%20certified%20the,for%20local%20area%20wireless%20communications

همچنین خواندن مطالب زیر توصیه می شود:

معرفی بهترین DNS سرورهای رایگان و عمومی سال ۲۰۲۳

وای فای ۷ چیست؟ آیا به آن نیاز داریم؟