Sadece hafif, Li-Fi optik iletişim teknolojisine sahip olun
Şu anda, WiFi teknolojisinin taşıdığı elektromanyetik frekans bandı spektrum kaynakları azdır ve sürekli artan veri iletişim gereksinimlerini karşılayamamaktadır. Ek olarak, kablosuz veri güvenliği konusu da WiFi teknolojisinin gelişimi için bir zorluk oluşturmaktadır. Yeni nesil optik iletişim teknolojisinin ortaya çıkışı-LiFi, veri aktarımı için daha güvenli, yüksek hızlı ve istikrarlı bir çözüm sağlayabilir.
LiFi Optik İletişim Teknolojisi
Li-Fi (Light Fidelity), ışığa (elektrik dalgalarından ziyade) dayalı bir kablosuz iletişim teknolojisidir Li-Fi, veri iletişim işlevini ve ışığın aydınlatma işlevini birleştirir.
Spektrumdaki görünür ışık insan vücudu için zararsız olduğundan ve aydınlatmada yaygın olarak kullanıldığından, Li-Fi, beyaz ışık LED'lerine dayalı yeni ortaya çıkan bir kablosuz optik iletişim olan Görünür Işık İletişimi (VLC) olarak da bilinir. teknoloji.
Görünür ışık iletişimi, LED ışık kaynağı üzerindeki sinyali modüle ederken LED aydınlatmasını kullanır ve verileri iletmek için bir taşıyıcı olarak görünür ışık bandını kullanır. Örneğin, LED açık olduğunda 1 anlamına gelir ve kapalı olduğunda 0 anlamına gelir ve bilgi hızlı bir anahtarla iletilebilir. LED'lerin ışık yoğunluğu nedeniyle, insan gözü ışıktaki hızlı değişiklikleri fark etmeyecektir. Li-Fi ve fiber optik iletişim aynı avantajlara, yüksek bant genişliğine ve yüksek hıza sahiptir Aradaki fark, Li-Fi ışığın çevremizdeki ortama yayılmasına izin vermesidir.Doğal ışığın ulaşabildiği her yerde, bir Li-Fi sinyali vardır. Li-Fi teknolojisi, halihazırda yerleştirilmiş ekipmanı (her yerde bulunan ampuller) kullanır. Ampule küçük bir çip yerleştirildiği sürece, bir AP (Wi-Fi hotspot) cihazı haline gelebilir ve herhangi bir zamanda terminali etkinleştirebilir Ağa erişebilir.
Wi-Fi, tüm binayı kapsayan mükemmel bir kablosuz veri aktarım teknolojisidir, ancak Li-Fi, daha yüksek verimlilik, daha fazla bant genişliği, daha fazla güvenlik ve yüksek hızlı edinim sağlayan bir iletişim teknolojisi sağlayabilir.
Li-Fi Nasıl Çalışır?
Işık ve radyo dalgalarının ikisi de bir tür elektromanyetik dalgadır ve ağ sinyallerini iletmenin temel prensipleri de aynıdır. Araştırmada, sıradan LED ampul, titreşimini saniyede milyonlarca kez kontrol edebilen bir mikroçip ile donatılmıştır.Frekans çok hızlı olduğu için insan gözü onu hiç algılayamaz, ancak ışığa duyarlı sensör bu değişiklikleri alabilir. Bu şekilde, ikili veriler hızlı bir şekilde bir ışık sinyaline kodlanır ve etkin bir şekilde iletilir. Işık altındaki bilgisayar, özel bir alıcı cihaz aracılığıyla ışıktaki "Mors kodunu" okuyabilir.
Verici kısım esas olarak beyaz LED ışık kaynağı ve karşılık gelen sinyal işleme biriminden oluşur. Alıcı uç esas olarak, sinyal ışığı kaynağının en iyi şekilde alınmasını sağlayabilen bir optik sistem, bir fotodetektör (PD) ve optik sinyali bir elektrik sinyaline geri yükleyen ve elektrik sinyalini terminal tarafından tanınabilen bir sinyal işleme ve terminale dönüştüren bir ön yükseltici devresi içerir. Çıkış devresi.
Temel ilke şudur: verici uçta, temel bant verileri, güç hattı aracılığıyla verici cihaza iletilir ve LED ışık kaynağı tarafından yayılan modüle edilmiş ışık, büyük bir sapma açısı ile tüm yönlerde yayılır. Alıcı uçta PD, optik sinyali almak, optik / elektrik sinyalinin dönüşümünü tamamlamak ve son olarak dönüştürülmüş elektrik sinyalini demodüle etmek ve çıkarmak için kullanılır. Optik alıcının temel görevi, kablosuz optik kanal üzerinden iletildikten sonra optik taşıyıcının taşıdığı bilgiyi minimum ek gürültü ve bozulma ile kurtarmaktır Bu nedenle optik alıcının çıkış özellikleri, tüm görünür ışık iletişim sisteminin performansını kapsamlı bir şekilde yansıtır.
İletilen sinyal, alternatif akım (AC) sinüs dalga dalga formuna eklenir ve güç hattı üzerinden tavan LED cihazına iletilir. AC taşıyıcı, LED'e girmeden önce iki kanala bölünür ve bir kanal, devre aracılığıyla DC gücüne doğrultulur ve LED aydınlatma için kullanılır. Diğeri, modüle edilmiş bir optik taşıyıcı sinyal oluşturmak için LED'in ışık yoğunluğunu modüle etmek ve kontrol etmek için kullanılan iletilen iletişim sinyalini ayırmak için bir bant geçiş filtresidir (BPF). İletim sinyalinin frekansı yeterince yüksek olduğu için insan gözü LED ışık yoğunluğunun parlaklığını veya parlaklığını algılamayacağı için aydınlatma etkisini etkilemez. Daha sonra, optik taşıyıcı kablosuz iletişim kanalına girer ve LED tarafından gönderilen optik taşıyıcı, mobil terminalin PD'si tarafından alınır ve alıcı, orijinal temel bant sinyalini geri yüklemek için sinyali demodüle eder.
LiFi'nin teknik avantajları
LiFi'nin teknik avantajları temel olarak
(1) Kullanışlı yapı.
Ampul, yüz yıldan daha uzun bir süre önce insanlık tarafından icat edildi ve ampul teknolojisi, geçtiğimiz yüzyılda giderek daha fazla gelişti. İnsanlar halihazırda yerleştirilmiş olan elektrikli ışık ekipmanını kullanabilir ve ağa erişmeleri gereken yere bir çip yerleştirebilirler. Örneğin otoyollarda sokak lambaları, hızlı arabalarda insanlar sokak lambalarından kolaylıkla sinyal alabilirler.
sokak lambası
(2) Yüksek bant genişliği ve yüksek hız.
Görünür ışığın spektral bant genişliği, mevcut elektromanyetik bant genişliğinin 10.000 katıdır. Raporlara göre, laboratuvar testlerinin maksimum hızı 1 Gbps'ye ulaşabilir. Bu, insanların hız gereksinimleri için tatmin edici veriler.İnsanlar her zaman ve her yerde yüksek hızın getirdiği deneyimin tadını çıkarabilir.
Görünür ışığın bant genişliği, radyonun 10.000 katıdır
(3) Yeşil, düşük enerji tüketimi.
İnsanlar her zaman "ışık" ortamındadır, ışığın insanı yarattığı bile söylenebilir.İnsanlar için görünür ışık bir tür yeşildir, radyasyon hasarı yoktur. Bu nedenle, kablosuz iletişim aracı olarak ışığı kullanmak, insan gelişimi için daha sağlıklı ve daha arzu edilen bir yöndür. Aynı zamanda, iletişim için ışık kullanmak enerji tüketimini azaltabilir, çünkü baz istasyonları gibi ek enerji tüketimi sağlamaya gerek yoktur. Gündüz vakti bile, ışığın parlaklığı bir "sıcak nokta" olarak insan gözünün algılayamayacağı ölçüde azaldığı sürece, gece veri aktarımı ve aydınlatma için kullanılabilir.
(4) Güvenlik.
Elektromanyetik dalgalar için, yayılmak üzere nesnelere nüfuz edebilirler.Güvenlik açısından bakıldığında, bu önlenebilir ve bilgi sızdırabilir. Ancak LiFi için görünür ışık yalnızca düz bir çizgide hareket edebilir ve duvardaki nesnelere nüfuz etmez. Veriler yalnızca insanlar tarafından belirlenen yönde yayılır ve bu yalnızca bilgi güvenliğine yardımcı olur.
LiFi ve WiFi teknolojisinin karşılaştırması
WiFi işlevi, tüm el cihazı kullanıcılarının kalbidir. Veriler, 2011 yılında dünya genelinde 439 milyon evin WiFi kullandığını ve WiFi sertifikalı ürünlerin sevkiyatının 2 milyarı aştığını gösteriyor.
Bununla birlikte, dünya çapında her ay 5 milyar cep telefonunun ilettiği 6 petabayta kadar (1 pet 1 milyar megabayta eşittir) veri nedeniyle, kablosuz yerel alan ağları ve kablosuz iletişim ağları için fazla radyo frekansı kalmamaktadır. Kablosuz veri iletimi için en önemli teknoloji olan WiFi, radyo frekansı sinyallerini kullanır. Bununla birlikte, radyo dalgaları tüm elektromanyetik spektrumun yalnızca küçük bir bölümünü oluşturur. Kullanıcıların kablosuz İnternet talebinin artmasıyla, mevcut radyo frekansı spektrumu gittikçe azalmaktadır. Bu, doğrudan giderek daha fazla insanın kararsız kablosuz sinyaller, yavaş ağ hızları ve sık bağlantı kesilmelerinden şikayet etmesine yol açtı. Bu sorunu çözecek bir şey yok mu?
Profesör Herald Haas sonunda alternatif bir teknoloji buldu: Veriyi iletmek için ampulün yaydığı ışığı kullanmak. Elektronik cihazları sıradan ampullere yerleştirdi ve ışık yoğunluğundaki küçük değişiklikleri veri iletmek için kullandı. Verileri iletmek için radyo dalgalarının yerini alan ışık dalgalarını kullanan bu yeni teknolojiye LiFi (Optik Doğruluk) teknolojisi denir. LiFi için görünür ışık kullanırken, tıpkı bir WiFi yönlendirici gibi, çıkışı bilgi taşıyacak şekilde modüle edilmelidir.
Bununla birlikte, bu teknolojinin de kendi sınırlamaları vardır. Atina'daki Harokopio Üniversitesi'nde bilişim alanında öğretim görevlisi olan Thomas Kamalakis, Haas'ın teknolojisini önerdi, ancak teknolojinin potansiyelinin fazla abartılmaması gerektiğini söyledi. Dedi ki: "Bariz bir sorun, görünür ışığın nesnelere nüfuz edememesidir, bu nedenle alıcı bloke edilirse sinyal kesilecektir."
Birleşik Krallık'taki Warwick Üniversitesi Mühendislik Fakültesi'nde yardımcı doçent olan Mark Leeson da aynı görüşe sahip. O sordu: "Soru, cep telefonlarımız iletişim için görünür ışığı nasıl kullanıyor?"
Haas, bunların iki gerçek sorun olduğunu ancak basit bir geçici çözümü olduğunu söyledi. "Işık sinyali engellenmişse ve bilgi göndermek için cihazı kullanmanız gerekiyorsa, radyo frekansı sinyaline sorunsuz bir şekilde geçebilirsiniz." Görünür ışık iletişiminin WiFi'nin rakibi değil, tamamlayıcı bir teknoloji olduğuna inanıyor. Spektrum alanını boşaltmaya yardımcı olun.
LiFi teknik zorlukları
1) Işık kaynağı seçimi ve iç mekan ışık kaynağı düzeni
İç mekan VLC sistemlerinde aydınlatma, iletim gücünün artırılması, alıcı gücün artırılması ve gölge efektlerinin önlenmesi nedeniyle birden fazla LED ışık veya LED dizisinin kurulması gerekir.Bu nedenle, ışık kaynaklarının rasyonel düzeni aydınlatma ve sistem performansını etkileyen önemli bir faktördür.
2) Yukarı bağlantı uygulama teknolojisi
İç mekan LED görünür ışık çift yönlü sistemi, yukarı akış kanalı ve aşağı akış kanalı olarak bölünmüştür. LED'e dayalı iç mekan çift yönlü görünür ışık iletişim sisteminde, yukarı bağlantı iletişimi ve alt bağlantı iletişimi aynı anda gerçekleştirilir. Downlink sinyalleri tavandaki LED ışıklar ile yayılır.Aydınlatma ihtiyacı nedeniyle ışığın dağıtılması ve yayılması gerekir; uplink terminalindeki LED'ler ile uplink sinyalleri yayılır, bu nedenle aydınlatma sağlamaya gerek yoktur.Bu nedenle, paralel ışık doğrudan yukarı doğru hedef almak için kullanılabilir. Yukarı akış alıcı. Şu anda, çift yönlü iletişimi gerçekleştirmek için alınan ışığın ve yayılan ışığın ayrılmasını tamamlamak için polarizasyon ayırma ve paralel mod kullanılması önerilmiştir.
3) Son derece hassas optik sinyal alma teknolojisi
Optik çeşitlilik alma teknolojisi, VLC sisteminin sinyal-gürültü oranını iyileştirmek ve iletişim sistemi üzerindeki farklı yollar, alıcı konumundaki değişiklikler ve iç mekanda yürüyen insanların ve nesne gölge etkilerinin neden olduğu semboller arası girişimin (ISI) etkisinin üstesinden gelmek için kullanılabilir. Optik sinyal tespitini gerçekleştirirken, beyaz ışıklı LED sinyali arka plan ışığı tarafından engellenir Sonraki tespit devresi tasarımı, kendi devre gürültüsünün ve ön uçtaki arka plan ışığı gürültüsünün etkisini dikkate almalıdır.
4) Yüksek performanslı modülasyon, kodlama ve demodülasyon teknolojisi
LED, hem son derece hızlı yanıt hızına hem de geniş modülasyon bant genişliğine sahiptir. LED görünür ışık iletişim sistemi, farklı iş ihtiyaçları için farklı modülasyon teknolojileri seçebilir. Şu anda operatör planı veya operatör planı bulunmamaktadır. Taşıyıcısız şema, taşıyıcı modülasyonu olmadan nanosaniye düzeyinde temel bant darbelerini doğrudan iletir ve uygulanması kolaydır. Taşıyıcı olmayan en tipik optik sinyal modülasyon yöntemi, IM / DD'dir (Yoğunluk Modülasyonu-Doğrudan Algılama). Taşıyıcı şema, nanosaniye temel bant darbelerini iletim için bir veya daha fazla frekanslı optik taşıyıcı üzerine modüle eder.
5) Kanal çoklama teknolojisi
Birden fazla terminalin yüksek hızlı bir kanalı paylaşmasını sağlamak için, kanal çoklama teknolojisi benimsenmelidir. Optik iletişim alanında, esas olarak dalga boyu bölmeli çoklu erişim teknolojisi (WDMA), zaman bölmeli çoklu erişim teknolojisi (TDMA) ve optik kod bölmeli çoklu erişim teknolojisi (OCDMA) bulunmaktadır. OCDMA, optik sinyallerin doğrudan çoğullamasını ve değişimini gerçekleştirmek için bant genişliği kaynaklarını dinamik olarak tahsis edebilen optik alanda bir yayılmış spektrum teknolojisini ifade eder. OCDMA iyi bir gizlilik ve güçlü parazit önleme yeteneğine sahiptir ve geniş beklentileri olan çoklu erişim teknolojisidir. Tutarsız OCDMA sistemi, LED görünür ışık iletişiminde kullanılabilir.
LiFi Uygulaması ve Geliştirme
Akkor lambalar ve flüoresan lambalar yavaş yavaş piyasadan çekildikçe ve yerini LED'lere bıraktıkça, gelecekte ışık alan herhangi bir yer potansiyel bir LiFi veri aktarımı kaynağı haline gelebilir.
Şöyle bir sahne hayal edin: sokakta, sokak ışıklarını kullanarak film indirebilir; evde, lambayı yakarak şarkı indirebilirsiniz; bir restoranda, ışıklı bir yerde otururken Weibo'ya gönderi yazabilirsiniz; su altında olsa bile, ışık olduğu sürece Maruz kaldıktan sonra çevrimiçi olabilirsiniz.
LiFi'nin bir diğer büyük yararı, uçaklar ve ameliyathaneler gibi radyoya duyarlı herhangi bir durumda kullanılabilmesidir.
Görünür hafif iletişim endüstrisi uzun bir zincire ve birçok bağlantıya sahiptir ve gelecekte trilyon seviyesinde bir pazar oluşturacaktır. İhtiyatlı tahminlere göre, görünür ışık iletişim teknolojisinin pazar büyüklüğünün 2020'de 150 milyar yuan'ı aşması bekleniyor.
Bunların arasında, kapalı yeşil iletişim ağı, gelecekteki en büyük pazardır.Güncel WIFI teknolojisi ve Bluetooth teknolojisinin belirli bir yelpazesinde önemli bir tamamlayıcıdır ve onun yerini alır. 100 milyarlık bir pazar ölçeği oluşturması beklenmektedir.
Mevcut dış mekan GPS konumlandırma sistemine ek olarak, iç mekan hassas konumlandırma sistemi, mevcut iç mekan WIFI konumlandırma teknolojisinin ikame bir ürünüdür ve on milyarlarca çıktı değerine sahip bir piyasa ölçeği oluşturması beklenmektedir. Geleneksel radyo açıklama sisteminin alternatif bir ürünü olan turistik yerler açıklama ağının milyarlarca çıktı değeri içeren bir piyasa ölçeği oluşturması bekleniyor.
LIFI mobil ödeme ağının görünür ışık iletişimine dayalı mobil ödeme yöntemi şüphesiz daha güvenli bir ödeme yöntemi sağlıyor ve on milyarlarca çıktı değerine sahip bir piyasa ölçeği oluşturması bekleniyor.
LIFI medya reklam ağı, yeni iletişim modelleri ve iş modelleri getirecek Görünür ışık iletişim teknolojisine dayalı yeni medya reklam ağı, TV ekranları, dış mekan büyük LED ekranlar, trafik ışıkları, sokak lambaları ve hatta büyük alışveriş merkezleri, süpermarketler dahil olmak üzere yepyeni bir öncü pazar olarak hizmet verecek. Ofis binaları ve evlerdeki LED aydınlatma armatürleri, milyarlarca dolarlık bir pazar oluşturması beklenen bu yeni tür örtük reklamcılık için bir yayın platformu olarak kullanılabilir.
Multidisipliner bir çapraz teknoloji olarak, terahertz teknolojisinin kendine özgü avantajları ve geniş uygulama beklentileri vardır.Terahertz bilim ve teknolojisinin hızlı gelişmesiyle, terahertz bilim ve teknoloji teorisi, çeşitli gelişmeler eşliğinde gelişmeye ve olgunlaşmaya devam ediyor. Terahertz kaynaklarının, algılama ve aktarım cihazlarının başarılı bir şekilde geliştirilmesiyle, terahertz teknolojisinin ulusal ekonomi ve ulusal güvenlik üzerinde büyük bir etkisi olması kaçınılmazdır.
Dijital teknolojinin hızla gelişmesiyle birlikte, kablosuz görünür ışık iletişiminin kendine özgü avantajları vardır: yüksek bant genişliği, yüksek hız, yeşil, düşük enerji tüketimi ve güvenlik Mevcut laboratuvar test raporlarına göre, LiFi teknolojisi kablosuz sorunları çözmek için çok uygundur. İletişim halindeki kişilerin dikkat çektiği sorunlardan bazıları, WiFi teknolojisiyle rekabet eden yeni teknolojiler haline gelebilir.
Kaynak: Sensör Teknolojisi
(Bu makale bir ağ alıntı veya yeniden basımdır, telif hakkı orijinal yazara veya yayın medyasına aittir. Çalışmanın telif hakkına dahilseniz, lütfen bizimle iletişime geçin.)
