فناوری لای‌فای (Li-Fi) یک تکنولوژی انتقال داده با نور است که امکان اتصال به اینترنت از طریق لامپ‌های منزل، چراغ‌های خیابان و حتی LED‌های تلویزیون را فراهم می‌کند. تکنولوژی Li-Fi علاوه‌بر سریع‌تر و ارزان‌تر بودن نسبت به Wi-Fi، امنیت بیشتری هم دارد و برای استفاده از آن تنها کاری که باید بکنید آن است که گوشی‌تان را به سمت لامپ خانه بگیرید و به اینترنت متصل شوید.

 

 

مقدمه

امروزه ارتباطات بی‌سیم به عضو جدا نشدنی از زندگی دیجیتال ما تبدیل شده است. در این بین هرچند فناوری Wi-Fi محبوب‌ترین فناوری انتقال اطلاعات است اما تکنولوژی جدیدی در حال ظهور است که به جای امواج رادیویی، از نور مرئی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند. فناوری لای‌فای (Li-Fi) یا «Light Fidelity» جایگزینی امن‌تر و سریع‌تر برای رو‌ش‌های مبتنی بر امواج فرکانس رادیویی به شمار می‌رود.

با افزایش تقاضا برای سرعت و پهنای باند، تکنولوژی Li-Fi می‌تواند راه‌گشای محدودیت‌های موجود در سایر فناوری‌های ارتباط بی‌سیم باشد. در ادامه این مقاله فناوری لای‌فای (Li-Fi) را بررسی خواهیم کرد و کاربردهای احتمالی در کنار مزایای و معایب آن را معرفی می‌کنیم.

 

 

Li-Fi چیست؟

تکنولوژی Li-Fi یا «Light Fidelity»، یک سیستم مخابراتی بی‌سیم دو سویه است که اطلاعات را از طریق نور LED یا مادون قرمز منتقل می‌کند. این فناوری بری اولین بار در سال 2011 توسط یک دانشمند آلمانی به نام «Harald Haas» معرفی شد.

برخلاف فناوری‌های Wi-Fi و LTE که از امواج فرکانس رادیویی استفاده می‌کنند، تکنولوژی Li-Fi بازه فرکانسی نور مرئی و مادون قرمز را به کار می‌گیرد. از این نظر، این فناوری بی شباهت به فیبر نوری نیست. با استفاده از پهنای باند فرکانسی وسیع نور مرئی، فناوری لای‌فای (Li-Fi) توان رسیدن به سرعت‌هایی بسیار فراتر از روش‌های مرسوم مثل Wi-Fi را دارد.

با استفاده از تکنولوژی Li-Fi اتصال به اینترنت می‌تواند به سادگی روشن کردن یک لامپ باشد. استفاده از لامپ‌های LED برای اتصال لای‌فای، علاوه‌بر تضمین سرعت بالا می‌تواند در محیط‌هایی که اختلال‌ رادیویی زیادی وجود دارد مورد استفاده قرار گیرد.

 

 

در حال حاضر دستگاه‌های مجهز به فناوری Li-Fi تحت استاندارد IEEE 802.11 bb که در سال 2023 منتشر شد کار می‌کنند. انتشار این استاندارد گامی مهم در راستای گسترش پشتیبانی از فناوری Li-Fi  توسط شرکت‌های فناوری به شمار می‌رود.

 

 

فناوری Li-Fi چگونه کار می‌کند

تکنولوژی لای‌فای یک سیستم ارتباطی نور مرئی است که اطلاعات را شبیه به فیبر نوری انتقال می‌دهد. چراغ‌های LED و گیرنده‌های نوری در این فناوری نقش اساسی را ایفا می‌کنند. این چراغ‌ها با سرعت بسیار زیادی پالس‌های نوری را ارسال ‌می‌کنند. سرعت تغییرات در شدت نور تابیده شده آن قدر زیاد است که با چشم غیر مسلح دیده نمی‌شود درست مثل یک دستگاه ارسال کد مورس با سرعت بسیار زیاد.

 

 

دستگاه‌هایی که گیرنده‌های مناسب برای دریافت اطلاعات ارسالی به این شیوه را دارند، می‌توانند داده‌ها را با سرعت بسیار زیادی دریافت کنند. تست عملکرد Li-Fi در محیط آزمایشگاهی رکورد سرعت سرسام آور 244 گیگابیت بر ثانیه را ثبت کرده است.

مزایا و معایب Li-Fi

ارتباطات بی‌سیم به بخش مهمی از زندگی ما تبدیل شده‌اند به طوری که می‌تواند گفت که وای‌فای همه‌ جا هست اما متاسفانه، نمی‌توانیم به استفاده از آن تا ابد ادامه دهیم. باند فرکانس رادیویی که در فناوری‌هایی مثل Wi-Fi و شبکه‌های موبایل استفاده می‌شود، پهنای باند فرکانسی لازم برای پشتیبانی از انبوه دستگاه‌های نیازمند اتصال بی‌سیم را ندارد. این پدیده به عنوان فروپاشی طیف فرکانسی یا Spectrum Collapse شناخته می‌شود.

 

 

دکتر Haas، مخترع ،Li-Fi در این باره می‌گوید:

اگر به اینترنت اشیاء نگاه کنید، اتصال Wi-Fi سنتی با وجود این همه دستگاه‌هایی که در یک محدوده کوچک در حال تعامل با یکدیگر هستند، راندمان بسیار پایینی دارد. به همین دلیل توانایی شبکه‌سازی LiFi با شبکه‌های موبایل اتفاق مهمی است که ویژگی اصلی آن سرعت بالای انتقال داده‌ها و ادامه روند کوچک‌سازی این فناوری است.

مزایای Li-Fi

به غیر از نجات جهان از فروپاشی فرکانسی، تکنولوژی LiFi فواید دیگری هم دارد که در ادامه به آنها اشاره می‌کنیم:

سرعت: از آنجا که بازه فرکانسی نور مرئی بیش از ۱۰ هزار بار بزرگ‌تر از امواج رادیویی است، ظرفیت انتقال اطلاعات نور مرئی بسیار بیشتر است. به همین دلیل است که سرعت Li-Fi در حدود ۱۰۰ بار بیشتر از Wi-Fi است.

راندمان: فناوری Li-Fi این ظرفیت را دارد که نسبت به دیگر فناوری‌های ارتباط بی‌سیم از نظر مصرف انرژی بسیار بهینه‌تر و ارزان‌تر باشد. لامپ‌های LED که یکی از اجزای اصلی سیستم‌های Li-Fi هستند، خود راندمان بسیار بالایی در مصرف انرژی دارند و به دلیل تولید انبوه برای مصارف دیگر، قیمت تمام شده آنها نیز پایین است.

 

 

از سوی دیگر به دلیل عدم نیاز به آنتن‌ها و تقویت‌کننده‌های گران قیمت، هزینه تمام شده دیگر اجزای فناوری Li-Fi‌ نیز کاهش می‌یابد.

 

 

امنیت: یک از خصوصیات بارز نور مرئی آن است که از دیوار و سایر اجسام کدر عبور نمی‌کند به همین دلیل Li-Fi یکی از امن‌ترین روش‌های برقراری ارتباط بی‌سیم است. با استفاده از Li-Fi دیگر نگران نشتی اطلاعات شبکه خصوصی خود به فضاهای عمومی نخواهید بود و علاوه‌بر آن، این امکان وجود دارد که در اتاق‌هایی که امنیت آنها مهم است، از سیستم لای‌فای استفاده شود تا به این ترتیب شبکه‌ این قسمت‌ها از دیگر نقاط ساختمان که ممکن است دستگاه‌های آسیب‌پذیر اینترنت اشیا‌ء در آن وجود داشته باشد، جدا شود.

دسترس‌پذیری: با تکنولوژی Li-Fi هر منبع نوری می‌تواند شما را به اینترنت متصل کند. در آینده و با توسعه لای‌فای، چراغ‌های خیابان، ساختمان یا حتی چراغ‌های موجود در وسایل نقلیه عمومی نیز می‌توانند برای اتصال به شبکه استفاده شوند.

معایب لای‌فای

فناوری لای‌فای سریع، امن و بهینه است. در نگاه اول به نظر می‌رسد که این فناوری هیچ نقصی ندارد اما می‌دانیم که هر فناوری جدیدی معایبی نیز به همراه دارد. پس کاستی‌های Li-Fi چیست؟

 

 

برد کم و نیاز به دید مستقیم: این واقعیت که نور نمی‌تواند از دیوار‌ها عبور کند و Li-Fi برای کارکرد صحیح به حداقلی از شدت روشنایی نیاز دارد، به آن معناست که Li-Fi برد محدودی دارد. به همین منظور برای پوشش کامل فضاهای بسته لازم است منابع نوری هر اتاق یا سالن کنفرانس به امکان برقراری ارتباط Li-Fi مجهز شوند. درصورت نبود موانع فیزیکی هم نمی‌توان روی ایجاد پوشش وسیع با Li-Fi حساب زیادی باز کرد چرا که در حال حاضر برد این فناوری در فضای باز از 10 متر تجاوز نمی‌کند.

سازگاری محدود: از آنجایی که LiFi هنوز فناوری جدیدی به حساب می‌آید،‌ دستگاه‌های زیادی از آن پشتیبانی نمی‌کنند و تا زمانی که بتوانید در مترو و به وسیله گوشی‌تان به شبکه‌های Li-Fi متصل شوید چند سالی فاصله داریم.

مشکل اینترنت کند را حل نمی‌کند: حتی اگر به یک شبکه Li-Fi ۱۰ گیگابیتی نیز متصل باشید، باز سرعت نهایی اتصال شما به اینترنت را محدودیت‌های شرکت تأمین کننده اینترنت (ISP) مشخص خواهد کرد.

 

کاربردهای Li-Fi

مزایایی مثل سرعت، امنیت و ارزانی در کنار محدودیت‌هایی از جمله برد کم بر موارد کاربری Li-Fi تأثیر می‌گذارند.

 

 

خانه‌های هوشمند: پیش از این گفته شد که نیاز روز ‌افزون دستگاه‌های اینترنت اشیاء به ارتباطات بی‌سیم در کنار محدودیت‌های طیف فرکانس رادیویی یکی از انگیزه‌های اصلی توسعه LiFi به شمار می‌رود. دستگاه‌های خانگی می‌توانند با اتصال به شبکه‌های Li-Fi اطلاعات مورد نیاز را تبادل کنند و از مشکلات امنیتی شبکه‌های Wi-Fi مثل امکان نفوذ از راه دور نیز در امان باشند.

محیط‌های اداری و آموزشی: ادارات و کلاس‌های درس معمولا سالن‌های بزرگی هستن که تعداد زیادی کاربرد در آنها حضور دارند. شبکه‌های لای‌فای در این فضاها می‌تواند اینترنت پرسرعت و بدون دردسرهای شبکه‌های وای‌فای شلوغ را در اختیار کارمندان و دانش‌ آموزان قرار دهد.

تأمین اینترنت هواپیماهای مسافربری: یکی از نگرانی‌‌های شرکت‌های مسافربری هوایی، تداخل سیستم های ارتباطی بی‌سیم رادیویی با تجهیزات مخابراتی هواپیما است. شبکه‌های لای‌فای درون هواپیما می‌توانند علاوه‌بر کاهش هزینه و افزایش سرعت دسترسی مسافران به اینترنت، این نگرانی را نیز مرتفع کنند.

 

 

 ارتباطات زیردریایی: اشعه‌های نور برخلاف امواج رادیویی می‌توانند مسافت قابل توجهی را در آب طی کنند. همین موضوع آنها را به گزینه‌ای مناسب برای ارتباطات کوتاه‌ برد زیر آب مثل سکوهای نفتی یا زیردریایی‌ها تبدیل می‌کند.

امور دفاعی و امنیتی: همانطور که گفته شد، یکی از بزرگ‌ترین مزیت‌‌های Li-Fi امنیت آن است که می‌تواند آن را به گزینه‌ای ایده‌آل برای راه‌اندازی شبکه‌های بی‌سیم در محیط‌های حساس از نظر امنیتی تبدیل کند.

مدیریت ترافیک: چراغ‌های راهنمایی و رانندگی می‌توانند به فرستنده‌های Li-Fi تبدیل شوند و با ارسال اطلاعات ترافیکی به خودروها، مدیریت ترافیک را آسان‌تر کنند.

 

 

مقایسه Li-Fi با Wi-Fi

هر دو فناوری Li-Fi و Wi-Fi ارتباط بی‌سیم و دسترسی به اینترنت را فراهم می‌‌کنند و انتقال اطلاعات را بر بستر امواج الکترومغناطیسی انجام می‌دهد. LiFi یک فناوری ارتباطی نور مرئی است که برای دستیابی به سرعت‌های بالا‌تر مناسب است. در حالی که Wi-Fi از امواج رادیویی استفاده می‌کند که فرکانس پایین‌تری نسبت به نور مرئی دارد.

وای‌فای برای ایجاد پوشش وسیع با استفاده از یک فرستنده در سطح ساختمان یا فضای باز عملکرد بهتری دارد. از سوی دیگر لای‌فای با وجود برد کمتر، برای ایجاد پوشش ارتباطی در محیط‌های بسته و با چگالی کاربر بالا مناسب‌تر است. این فناوری مشکلات شایع وای‌فای مثل تداخل فرکانسی را ندارد.

 

مقایسه Li-Fi با LTE و 5G

فناوری‌ها LTE و 5G استانداردهای  ارتباطی موبایل هستند که مثل Wi-Fi از طیف فرکانس رادیویی استفاده می‌کنند. تفاوت اصلی آنها با Wi-Fi به‌کارگیری فرکانس‌های پایین‌تر است که محدوده پوشش آنها را بسیار وسیع‌تر می‌کند به گونه‌ای که برای پوشش مناطق شهری کاربرد دارند. با توجه به منطقه تحت پوشش وسیع‌تر و استفاده از فرکانس‌های پایین‌تر، مشکل اشباع طیف فرکانسی LTE و 5G در این فناوری‌های بی‌سیم بیشتر خود را نشان می‌دهد.

بزرگ‌ترین محدودیت Li-Fi در مقایسه با شبکه‌های LTE و 5G نیاز به خط دید مستقیم و محدودیت‌ برد آن است که عملا امکان پوشش مناطق وسیع با تعداد کمی فرستنده را از بین می‌برد.

جمع‌بندی

فناوری لای‌فای (Li-Fi) با ایجاد ارتباط بی‌سیم بر بستر نور مرئی و استفاده از تجهیزات ارزان‌ قیمت مثل لامپ‌های LED نوید سرعت‌ بالاتر و امنیت بیشتر را می‌دهد. از سوی دیگر این فناوری از بازه وسیع‌تری از طیف الکترومغناطیسی استفاده می‌کند که با محدودیت‌های کمتری در تعداد دستگاه‌های قابل اتصال مواجه است.

با وجود مزایای Li-Fi، این فناوری کاستی‌هایی از جمله برد کم و فراگیری به مراتب کم‌تر نسبت به Wi-Fi‌ دارد. تکنولوژی Li-Fi می‌تواند گزینه‌ای ایده‌آل برای برخی کاربردها از جمله اینترنت اشیاء، مدیریت ترافیک و محیط‌های اداری و آموزشی باشد.

با وجود ظرفیت‌های بالای لای‌فای، به نظر می‌رسد چند سالی برای پیشرفت Li-Fi و فناوری‌های نوین مربوط به آن زمان نیاز است.

پرسش‌های پرتکرار

چگونه فناوری Li-Fi انتقال داده را انجام می‌دهد؟

فناوری لای‌فای (Li-Fi) از نور مرئی برای انتقال اطلاعات استفاده می‌کند. در این فناوری سیگنال به وسیله لامپ‌های LED تولید شده و توسط گیرنده حساس به تغییرات نور دریافت می‌شود.

چه تفاوت‌هایی بین Li-Fi و Wi-Fi وجود دارد؟

تفاوت اصلی بین تکنولوژی Li-Fi و Wi-Fi در بازه فرکانسی مورد استفاده است. Wi-Fi از امواج رادیویی استفاده می‌کند که به دلیل طول موج بیشتر امکان نفوذ به دیوار‌ها و پوشش مناطق وسیع‌تری را دارد.

از سوی دیگر Li-Fi به دلیل استفاده از نور مرئی، برای اتصال به خط دید مستقیم احتیاج دارد که همین موضوع منطقه تحت قابل پوشش با آن را محدود می‌کند. سرعت قابل دستیابی با Li-Fi به مراتب بیشتر از Wi-Fi است.

Li-Fi چگونه می‌تواند بر سرعت اینترنت تأثیر بگذارد؟

شبکه‌های Li-Fi امکان برقراری ارتباط بی‌سیم با سرعت‌های بسیار بالاتری نسبت به دیگر روش‌های ارتباطی بی‌سیم را دارند. از سوی دیگر گسترش شبکه‌های Li-Fi می‌تواند به خلوت‌تر شدن طیف فرکانسی رادیویی بیانجامد.

با این وجود در نهایت سرعت اینترنت دریافتی به شرکت خدمات دهنده اینترنت (ISP) بستگی دارد و بعید است سرعت‌های قابل دستیابی با Li-Fi یا حتی Wi-Fi عامل محدود کننده سرعت دانلود شما باشد.

آیا Li-Fi در آینده جایگزین Wi-Fi خواهد شد؟

به دلیل ویژگی‌های متمایز کننده Li-Fi و Wi-Fi از جمله محدوده قابل پوشش، بعید است Wi-Fi به طور کامل با Li-Fi جایگزین شود. در صورت فراگیر شدن Li-Fi به احتمال زیاد شاهد به‌کارگیری این دو فناوری در کنار یکدیگر و به صورت مکمل خواهیم بود.

چه تجهیزاتی برای استفاده از Li-Fi نیاز است؟

برای راه‌اندازی شبکه لای‌فای ((Li-Fi به چراغ LED و دریافت ‌کننده سیگنال سازگار با این فناوری در کنار کنترل‌کننده Li-Fi نیاز است تا سیگنال ارسالی را به داده‌ها نوری تبدیل کند. از سوی دیگر برای اتصال به شبکه بی‌سیم Li-Fi باید گوشی یا تبلتی که در اختیار دارید از هم از این فناوری پشتیبانی کند.

Li-Fi در چه محیط‌هایی کاربرد دارد؟

ویژگی‌های منحصر به فرد Li-Fi برای مواردی که در فضاهای سر بسته یا در فواصل کوتاه نیاز به ایجاد ارتباط بی‌سیم با چگالی بالا و امنیت بیشتر وجود دارد، مناسب است. از جمله این محیط‌ها می‌توان به خانه‌های هوشمند، ارتباطات کوتاه‌ برد زیردریایی و محیط‌های اداری و آموزشی اشاره کرد.

 

منبع: شهر سخت افزار