فناوری LIFI چیست و چه کاربردی دارد؟

LIFI یک فناوری ارتباطی نوین است که از نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. این فناوری نه تنها سرعت انتقال داده‌ها را افزایش می‌دهد بلکه مزایای امنیتی و پایداری منحصر به فردی را ارائه می‌دهد. در این مقاله به معرفی LIFI، مزایا و معایب آن و همچنین تفاوت‌های آن با فناوری WIFI پرداخته‌ایم. در ادامه با ما همراه باشید. در صورت نیاز به خدمات شبکه می‌توانید از تجربه متخصصین فالنیک استفاده کنید.

Li-Fi چیست؟

Li-Fi مخفف Light Fidelity یک فناوری ارتباطی بی‌سیم است که به جای امواج رادیویی از نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. در واقع Li-Fi از یک شبکه نوری برای انتقال اطلاعات بهره می‌برد. این فناوری توسط هارالد هاس در سال 2011 معرفی شد و ایده اصلی آن براساس استفاده از لامپ‌های LED برای انتقال داده‌هاست. در Li-Fi، داده‌ها به صورت سریع از طریق روشنایی لامپ‌های LED انتقال یافته و با تغییر شدت روشنایی، لامپ‌ها به صورت سریع داده‌ها را رمزگذاری کرده و انتقال می‌دهند. در ادامه داده‌ها با استفاده از روشنایی متغیر دیگری دریافت می‌شوند.

Li-Fi مزایای شاخصی در اختیار ما قرار می‌دهد که از آن جمله باید به سرعت بالا، پهنای باند و امنیت بیشتر و عدم تداخل با فرکانس‌های رادیویی اشاره کرد. همچنین Li-Fi در محیط‌هایی که ممکن است تداخل الکترومغناطیسی داشته باشد مانند بیمارستان‌ها و هواپیماها قابل استفاده است. با این وجود، Li-Fi همچنان در مسیر پیشرفت و تکامل قرار دارد و همچنین چالش‌هایی مانند محدودیت در برد سیگنال نوری و وابستگی به مستقیم بودن خط دید بین دستگاه‌ها وجود دارد. علاوه بر این نیاز به نور مرئی برای عملکرد Li-Fi ضروری است که استفاده از آن در برخی از محیط‌ها را محدود می‌کند.

آشنایی با معماری فناوری Li-Fi 

معماری Li-Fi بر پایه استفاده از لامپ‌های LED برای انتقال داده‌ها ساخته شده است. این فناوری از نور به عنوان منبع انتقال اطلاعات استفاده می‌کند. به طور خلاصه معماری اصلی Li-Fi مبتنی بر چند مولفه کلیدی‌ست.

1. اولین مولفه منبع نور (Light Source) است که معمولا لامپ‌های LED هستند که به عنوان منابع اصلی نور برای انتقال داده‌ها استفاده می‌شوند. این لامپ‌ها در صورت روشن بودن و تغییر شدت نور به طور سریع، داده‌ها را ارسال می‌کنند.
2. دومین مولفه فرستنده (Transmitter) است که یک دستگاه الکترونیکی است که سیگنال داده‌ها را تبدیل به سیگنال نوری می‌کند. این دستگاه معمولا متصل به لامپ LED یا دیگر منابع نوری است و مسئول تغییر شدت نور بر اساس داده‌ها و ارسال آن به طرف مقابل است.
3. مولفه سوم گیرنده (Receiver) است. گیرنده (Receiver) نور را دریافت کرده و سیگنال نوری را به سیگنال داده‌ها تبدیل می‌کند. این دستگاه معمولا یک سنسور نوری است که نور را تشخیص می‌دهد و سپس با استفاده از الگوریتم‌های مربوطه، سیگنال را به داده‌های معنی‌دار تبدیل می‌کند.

در این میان نرم‌افزار مدیریت (Management Software) وجود دارد که برای مدیریت شبکه Li-Fi و کنترل عملکرد فرستنده و گیرنده، استفاده می‌شود. این نرم‌افزار روی دستگاه‌های فرستنده و گیرنده نصب می‌شود و وظیفه‌ای مانند تنظیم پارامترها، رمزگذاری/رمزگشایی داده‌ها، مدیریت اتصالات و مانیتورینگ عملکرد را بر عهده دارد.

در نهایت شبکه ارتباطی (Communication Network) را داریم که اتصال دستگاه‌های Li-Fi به یکدیگر و انتقال داده‌ها را امکان‌پذیر می‌کند. این شبکه می‌تواند شبکه‌ محلی (Local Area Network) باشد که از استانداردهایی مثل اترنت (Ethernet) استفاده می‌کند یا می‌تواند شبکه گسترده‌ای باشد که امکان دسترسی به منابع آنلاین را فراهم می‌کند.

سرعت انتقال داده‌ها در شبکه Li-Fi چگونه محاسبه می‌شود؟

پارامترهای مهمی در زمینه سرعت انتقال داده‌ها در LIFI وجود دارد. شدت نور، پهنای باند، توان انتقال، نویز در محیط و قابلیت انتقال داده‌های ماژولاسیون نوری از مهم‌ترین این مولفه‌ها هستند. به طور کلی برای محاسبه سرعت انتقال داده‌ها در Li-Fi باید به چند پارامتر مهم دقت می‌کنیم:

1. اولین پارامتر نرخ انتقال (Bit Rate) است که نشان‌دهنده تعداد بیت‌هایی است که در هر ثانیه از طریق شبکه Li-Fi منتقل می‌شوند. نرخ انتقال بیت معمولا با استفاده از تبدیلات ماژولاسیون نوری و سرعت تغییر شدت نور محاسبه می‌شود.
2. پارامتر دوم پهنای باند (Bandwidth) است که نشان‌دهنده محدوده‌ فرکانسی است که برای انتقال داده‌ها در شبکه Li-Fi استفاده می‌شود. پهنای باند می‌تواند با استفاده از تکنولوژی‌های مختلف ماژولاسیون نوری و تغییر شدت نور محاسبه شود.
3. پارامتر بعدی خطای بیت (Bit Error Rate) است که نشان‌دهنده تعداد بیت‌هایی است که در هر ثانیه به طور اشتباه انتقال داده شده یا ناقص ارسال شده‌اند. برای محاسبه درست سرعت انتقال داده‌ها، باید خطای بیت را محاسبه کرد.

به طور کلی سرعت انتقال داده‌ها در شبکه Li-Fi با افزایش شدت نور، پهنای باند بیشتر، توان انتقال بیشتر، کاهش نویز و بهبود قابلیت انتقال داده‌های ماژولاسیون نوری افزایش می‌یابد.

مزایای Li-Fi چیست؟

فناوری ارتباطات نوری یا همان لای‌-فای مزایای زیادی در اختیار ما قرار می‌دهد که در ادامه برخی از مهم‌ترین آن‌ها را مرور می‌کنیم.

• سرعت: اولین مورد سرعت بالاست. Li-Fi برای انتقال داده‌ها از طریق نور استفاده می‌کند که باعث می‌شود تا سرعت انتقال داده‌ها به شکل قابل توجهی بالاتر از شبکه‌های وای‌فای معمولی باشد. با استفاده از Li-Fi می‌توان به سرعت‌های چند گیگابیت در ثانیه رسید.
• طیف فرکانسی: طیف فرکانسی استفاده شده برای Li-Fi بسیار گسترده است و اجازه می‌دهد اطلاعات بیشتری را ارسال کنید.
• امنیت: مزیت بزرگ بعدی امنیت بالاست. یکی از ویژگی‌های بارز Li-Fi، امنیت بالای آن است. زیرا ارتباطات Li-Fi به صورت نوری انجام می‌شود و این به معنای کاهش احتمال نفوذ و هک به شبکه است. با توجه به این‌که امکان انتشار اطلاعات در فضای نوری محدودتر است، بنابراین امکان دسترسی غیرمجاز به داده‌ها کاهش می‌یابد.
• استفاده در محیط‌های پر نویز: لای‌-فای این قابلیت را دارد تا در محیط‌های دارای پارازیت و وجود اجسام فلزی عملکرد بهتری نسبت به وای‌‌فای داشته باشد و با مشکل تداخل‌های رادیویی روبرو نشوند. نور قادر است به راحتی از میان موانع و روزنه‌های باریک عبور کند و از این رو، کیفیت ارتباط در محیط‌های پر از موانع را بهبود می‌دهد.
• امکان استفاده در مناطقی با محدودیت رادیویی: در برخی از محیط‌ها مانند هواپیماها، بیمارستان‌ها و محیط‌هایی که استفاده از امواج رادیویی مجاز نیست، استفاده از Li-Fi مفید است. به‌عنوان مثال، در هواپیماها می‌توان به جای وای‌فای از لای-فای استفاده کرد.

Li-Fi چه معایبی دارد؟

در شرایطی که لای-فای مزایای شاخصی در اختیار ما قرار می‌دهد، اما معایبی نیز دارد. در ادامه برخی از آن‌ها را مرور می‌کنیم:

• وابستگی به نور مستقیم: برای انتقال داده‌ها در Li-Fi، نیاز به خط دید مستقیم بین فرستنده و گیرنده وجود دارد که به این معناست که هر گونه مانع فیزیکی می‌تواند ارتباط را مختل کند. به‌عنوان مثال، اگر بین فرستنده و گیرنده یک جسم مانند دیوار وجود داشته باشد، انتقال داده‌ها ممکن است قطع شود.
• محدودیت‌هایی در محیط‌های با نور قوی، نور مستقیم خورشید و نورهای خاص محیطی دارد. این نورها می‌توانند باعث کاهش شدت سیگنال Li-Fi شده و سرعت انتقال داده‌ها را کاهش ‌دهند. همچنین ممکن است تداخل با دیگر دستگاه‌های نوری در محیط ایجاد شود.
• نیاز به تجهیزات خاص: برای استفاده از Li-Fi، به دستگاه‌های خاصی نیاز است که قادر به ترجمه سیگنال‌های نوری به داده‌های قابل فهم باشند. به بیان دقیق‌تر دستگاه‌هایی که از Li-Fi پشتیبانی می‌کنند باید در هر نقطه از شبکه نصب شوند که هزینه و پیچیدگی بیشتری نسبت به وای‌فای دارند.
• حساسیت بالا: اجسامی که نور را پراکنده می‌کنند یا به طور موقت سایه‌ای روی دستگاه‌های Li-Fi ایجاد می‌کنند، می‌توانند به کاهش کیفیت و کاهش سرعت انتقال داده‌ها منجر شوند. به عنوان مثال، حرکت فردی بین فرستنده و گیرنده می‌تواند باعث ایجاد سایه و قطعی در ارتباط شود.
• محدودیت در فواصل طولانی: مشکل دیگر فاصله بین فرستنده و گیرنده است که بر عملکرد Li-Fi تاثیرگذار است. با افزایش فاصله، شدت سیگنال کاهش می‌یابد و در نتیجه سرعت انتقال داده‌ها نیز کاهش می‌یابد. این محدودیت فاصله ممکن است در برخی از ارتباطات بلندمدت و در محیط‌های بزرگ، مانند ساختمان‌ها و شهرها مشکلاتی را به وجود آورند.
• اختلال در فضاهای باز: Li-Fi در فضاهای باز کارایی کمتری نسبت به فضاهای داخلی دارد، زیرا نورهای محیطی و وجود موانع طبیعی مانند درختان و ساختمان‌ها باعث کاهش سرعت و پایداری ارتباط می‌شوند.

Li-FI و Wi-Fi چه تفاوتی دارند؟

Li-Fi و Wi-Fi دو فناوری ارتباطی بی‌سیم هستند، اما در روش انتقال داده‌ها و استفاده از منابع مختلف تفاوت‌های قابل توجهی دارند. برخی از تفاوت‌های اصلی این دو فناوری به شرح زیر است:

• روش انتقال داده‌ها: وای‌فای از امواج رادیویی برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند، در حالی که Li-Fi از نور مرئی استفاده می‌کند. در Li-Fi، داده‌ها به صورت سیگنال نوری از طریق لامپ‌های LED یا دیودهای نوری دیگر ارسال و دریافت می‌شوند. به این معنا که برای استفاده از Li-Fi به دستگاه‌هایی نیاز است که قادر به تشخیص و تفسیر سیگنال‌های نوری باشند.
• سرعت انتقال داده‌ها: Li-Fi قدرت انتقال داده بسیار بالاتری نسبت به Wi-Fi دارد. با استفاده از فناوری‌های نوری پیشرفته، Li-Fi می‌تواند به سرعت‌های بسیار بالا برسد که به صورت تئوری تا چند گیگابیت بر ثانیه (Gbps) پیش می‌روند. در مقابل، Wi-Fi معمولا سرعت‌های نسبتا کمتری ارائه می‌دهد که در بیشتر موارد در محدوده چند ده یا صد مگابیت بر ثانیه (Mbps) هستند؛ هرچند در به لحاظ تئوری و زمانی که همه شرایط فراهم باشد، دسترسی به سرعت انتقال گیگابیتی نیز ممکن است.
• محدوده پوشش: Wi-Fi معمولا محدوده پوشش بزرگتری نسبت به Li-Fi دارد. امواج رادیویی مورد استفاده در Wi-Fi قادرند از طریق دیوارها و سطوح جامد عبور کنند و به دستگاه‌ها در محدوده نسبتا بزرگی برسند. از طرف دیگر امواج نوری مورد استفاده در Li-Fi قادر به عبور از موانع جامد نیستند و در نتیجه محدوده پوشش Li-Fi محدودتر است.
• مشکل تداخل: Wi-Fi ممکن است به دلیل استفاده همزمان از بسیاری از دستگاه‌ها در یک محدوده، با مشکلات تداخل مواجه شود. این مشکل می‌تواند باعث کاهش سرعت و کارایی شبکه شود. از طرف دیگر Li-Fi با تداخل کمتری در ارتباط با دستگاه‌های دیگر مواجه می‌شود، زیرا ارتباط نوری به طور طبیعی تداخل کمتری نسبت به امواج رادیویی دارد.

در این مقاله تلاش کردیم ضمن معرفی فناوری LIFI به نکات پنهان آن بپردازیم. در صورت نیاز به خدمات شبکه 27 سال تجربه متخصصین فالنیک در اختیار شماست.