Пользователь
250,2
рейтинг
24 октября 2013 в 17:05

Разработка → Li-Fi: как светодиодная лампочка превращается в модем

Учёные уже несколько лет экспериментируют с новой технологией передачи данных через светодиоды в лампах дневного света. В паре с фотоприёмником лампа превращается нормальный модем. По аналогии с Wi-Fi такой вид связи называется Li-Fi. Если светодиоды мерцают с высокой частотой разными цветами, то можно добиться довольно высокой скорости передачи данных. Например, немцы еще два года назад зафиксировали скорость 800 Мбит/с на расстоянии 1,8 метра в лабораторных условиях. Впрочем, до практической реализации дело у них пока не дошло.

А вот инженеры из Фуданьского университета в Шанхае недавно провели эксперимент с Li-Fi, где четыре персональных компьютера выходили в интернет через одну 1-ваттную светодиодную лампочку.

По заявлению авторов исследования, лампочка с микросхемой обеспечивает скорость передачи данных до 150 Мбит/с. Технология уже готова к использованию: 5 ноября на выставку China International Industry Fair обещают привезти десять комплектов с образцами Li-Fi.

Хотя такой метод передачи по определению работает только в зоне прямой видимости, но ведь теоретически можно объединить все лампы в квартире в mesh-сеть, через которую можно передавать сигнал, например, из одной комнаты в другую через общий коридор. Лампы мерцают на высокой частоте, на глаз это не должно быть заметно. Для сравнения, стандартная флуоресцентная лампа мерцает с частотой от 10 до 40 кГц. То есть человеку будет казаться, что лампа светит как обычно.

Инженеры считают, что использование света в качестве несущей имеет преимущества перед радиоволнами. Во-первых, выгода в энергопотреблении: в радиомодемах кпд не превышает 5%, большая часть энергии уходит в тепло. Во-вторых, теоретически светом можно передавать информацию на гораздо большей скорости, чем по радио, просто за счет меньшей длины волны. В третьих, лампочки можно использовать в больницах, да и в густонаселенном городе хотспоты не будут интерферировать друг с другом, как WiFi.
Анатолий Ализар @alizar
карма
739,5
рейтинг 250,2
Пользователь
Реклама помогает поддерживать и развивать наши сервисы

Подробнее
Реклама

Самое читаемое Разработка

Комментарии (81)

  • +58
    тёплый ламповый Интернет
    • +24
      Холодный светодиодный, на самом деле…
      • +6
        Светодиоды огого нагреваются
        • +3
          имелась ввиду цветовая температура
          • –2
            Самое странное, что цвета, соответствующие более высоким температурам раскалённого светящегося объекта, дают более низкие цветовые температуры…
            • +2
              Нет, потому что цветовая температура определяется, как цвет свечения абсолютно черного тела при данной температуре.
              • 0
                Да, точно, посмотрел — у энергосберегающих ламп «холодного» света цветовая температура написана 4000-4200 К, а «тёплого» — 2700 К. Всё проще, чем мне казалось…
          • 0
            Нет, как раз у белых будет под 10000 К и больше… Правда, в 2002 самыми эффективными по отношению рубль/люмен были жёлтые, позже не знаю, не интересовался…
        • 0
          Читал, что, тем не менее, проблема обледенения светодиодных фар всё же наличествовала, по крайней мере раньше;-)…
        • 0
          Это если их использовать в неправильном режиме. Если в правильном, не завышая ток, то светодиоды почти не греются и, как следствие, живут _гораздо_ дольше.
          • 0
            Ещё у них при низком токе КПД выше…
          • –1
            При малом токе и нихром не греется. КПД у светодиодов достигает в лучшем случае достигает 13%, и до 20% у органических. Нагревается не хуже лампы накаливания. У последних только большая часть излучения приходится на ИК.
            • 0
              При малом токе и нихром не греется.
              Вот только при малом токе он и не светит — в отличии от светодиодов.

              КПД у светодиодов достигает в лучшем случае достигает 13%, и до 20% у органических. Нагревается не хуже лампы накаливания. У последних только большая часть излучения приходится на ИК.
              Вы прямо таки срываете покровы. Ничего, что основное преимущество светодиодных ламп — это как раз гораздо лучший КПД по сравнению с лампами накаливания? (и несколько более хороший по сравнению с люминесцентными, но сейчас речь не об этом) Просто для справки — КПД современных светодиодных _ламп_ составляет около 20%. А у собственно светодиодов КПД доходит до 40-50%. Для сравнения — у ламп накаливания КПД составляет 5%. Собственно, это можно было бы понять и из общебытовых соображений — две лампы одинаковой мощности, светодиодная и накаливания, светят с очень разной силой.
              • 0
                PS. Можете посмотреть ещё сравнение разных источников света по светоотдаче.

                PPS. Если не верите цифрам, то попробуйте провести простой опыт — включите лампу накаливания и светодиодную лампу с одинаковой светимостью, подождите некоторое время (чтобы обе успели нагреться и выйти на установившийся режим) и возьмитесь рукой за светящуюся область у обоих ламп. Есть некоторая вероятность, что вы, так сказать, на собственной шкуре почувствуете некоторую разницу. Если кому-то лень повторять такой опыт, то могу сказать, что за светодиодную лампу яркостью в 400 люмен (7 Вт) совершенно спокойно можно держаться, а вот за лампу накаливания аналогичной светимостью (40 Вт) уже не получается.
                • –3
                  А теперь я вам открою один маленький секрет, который есть знание, тайно передаваемое из уст в уста школьникам на уроках физики — тепло может передаваться излучением. У обычной лампы накаливания около 10% идет на разогрев нити, 10% на видимую часть, и оставшиеся 80%, повторяюсь, уходят в ИК спектр.
                  Соответственно, когда я хочу на собственной шкуре почувствовать разницу, я чувствую не тепло нити накаливания, а нечто другое, называемое тепловым излучением.

                  Предположим КПД светодиода 40%, а лампы накаливания 10%. Тогда 60% мощности светодиода уходит на обогрев вашей шкуры, что для 7Вт светодиода будет 4Вт. Аналогичное число получается и для нашей 40Вт лампы накаливания, у которой 10% уходит на обогрев нити, но никак не вашей шкуры.
                  • +1
                    Здравствуй, гость из иной реальности! Ведь не может же нормальный человек в нашей реальности абсолютно серьёзно утверждать, что лампа накаливания греется меньше, чем светодиодная (если он, конечно, не тролль).

                    В нашей реальности когда вы трогаете лампы, то чувствуете вы не тепловое излучение, а непосредственно температуру цоколя лампы. На всякий случай уточню, что чувствуете вы её опять же не через тепловое излучение, а через теплопроводность материала цоколя и вашей кожи. Тепловое излучение можно почувствовать, если не _прикасаться_ к цоколю, а держать руку рядом.

                    Кстати, у меня вопрос: если по вашим словам на обогрев нити в лампах накаливания уходит так мало энергии, то почему же её делают из вольфрама — одного из самых тугоплавких металлов? И уточните, какова устоявшаяся температура, на ваш взгляд, у нити накаливания, когда лампа включена.
                    • –4
                      греется
                      непосредственно температуру цоколя лампы
                      через теплопроводность материала цоколя и вашей кожи
                      Да вы, батенька, из нашей вселенной. Только гуманитарий походу.

                      что лампа накаливания греется меньше, чем светодиодная
                      Что значит греется?
                      то чувствуете вы не тепловое излучение, а непосредственно температуру цоколя лампы. На всякий случай уточню, что чувствуете вы её опять же не через тепловое излучение, а через теплопроводность материала цоколя и вашей кожи.
                      А цоколь греет Дух Святой. Или я пропустил момент, когда из ламп накаливания перестали выкачивать воздух?
                      если по вашим словам на обогрев нити в лампах накаливания уходит так мало энергии, то почему же её делают из вольфрама — одного из самых тугоплавких металлов?
                      Все опять же вытекает из-за вашего незнания теплопроводности. Нить отдает очень мало тепла внешней среде, благо внутри цоколя разреженный воздух или инертный газ. Соответственно, при включении лампы нить зажигается, а уже буду разогретой малая часть мощности тратится на компенсацию теплообмена.
  • +2
    А как-же ночные посиделки? )
    • +1
      «Баю-бай, должны все люди ночью спать. Баю-баю, завтра будет день опять.»
    • +4
      Наверное, тут было бы уместно вспомнить про старый добрый инфракрасный порт. Потушили свет — связь пошла через инфру. Он ведь умеет передавать данные очень быстро, просто технология стала непопулярной раньше, чем появились быстре IrDA.
  • +4
    Я чего-то не понимаю. Каким образом осуществляется обратная связь от компьютера к лампочке?
    Каждый ноутбук должен быть оснащён usb фонариком, а на потолке должны быть дополнительные фото элементы?
    Сомнительное удовольствие.

    Если же обратный канал идёт через GSM модем или WiFi, то теряется весь смысл затеи.
    • 0
      В паре с фотоприёмником лампа превращается нормальный модем.

      как то так…
      • +1
        Я так полагаю, что лампа+фотоприемник должен быть на обоих устройствах.
        Интересно как определяют, что свет «свой» и как решается вопрос отражений, ведь они могут внести существенные помехи.
        • +2
          Эти проблемы присутствуют точно также при радиопередаче и они уже давно решены.
          • –1
            Таки СВЧ и свет не совсем одно и то же.
            • +1
              Таки волновая физика одинакова для радио и света в данном случае.
              • 0
                Это ещё не говорит о том что если некоторые условия технически реализуемы для одного, то они также удачно реализуются и для другого. Я сейчас не про «свой-чужой» и не про интерференцию говорю, конечно.
    • +1
      Почему теряет?
      Спутниковый интернет именно так и работает. Даунлинк по одному каналу и на высокой скорости,
      аплинк по другому каналу и низкой скорости.
      • +3
        это не ограничение технологии, а удешевление. Можно и дуплекс спутниковый купить, только цена будет намного выше.
      • 0
        То-то в «Хакере» лет 5-10 назад писали как прикольно эти даунлинки перехватывать (они же практически бродкастом идут)… типа чего только на навыуживаешь…
  • +18
    Отлично. Наведи телескоп на квартиру напротив, что бы узнать какой у той девочки аккаунт вконтакте :)
    • +1
      Ну так есть же SSL у того же вконтакте, правда, не по умолчанию :)
      Вообще, сейчас нужно принять как должное, что все твои интернет-соединения в 100% случаев подвержены MitM и должны быть защищены с учётом этого.
    • +4
      С wifi это сделать гораздо проще.
    • +8
      Был бы у девочки CRT-монитор — могло бы сработать…
      • +11
        Зря минусуете, товарищ дело говорит: Перехват ван Эйка.
        • 0
          Спасибо, я имел в виду, что достаточно перехвата даже одного лишь канала оптической яркости, без радиодиапазона, чтоб по нему восстановить частоту кадровой и строчной развёртки.

          До прочтения указанной вами статьи я не знал, что перехват изображения LCD-монитора тоже возможен (правда, я до сих пор не уверен, возможен ли такой перехват с использованием одного лишь канала оптической яркости)…
  • +6
    А вот и отличная технология для Mesh-сетей. Точнее, может ей стать после небольшой доработки.
    Если WiFi всякие любители закручивать гайки могут и запеленговать, и обязать закрыть в принудительном порядке, то вот светодиодный лазер, точно наведённый на приёмник, обнаружить ох как непросто, особенно если устройства (приёмник и передатчик) установлены на балконах 9 этажа.
    • +1
      Да-да, и глазом сначала не обнаружишь, а вот потом будет плохо :(
    • 0
      Курильщик теперь друг не только снайпера, но и связьнадзора. (Шутка.)
      Луч лазерной указки вполне видно ночью, особенно если пыль. Но мне почему-то кажется, что в данном случае можно обойтись на порядки более низкой мощностью, чем в указке. Так что может и проканает.
    • 0
      Вокруг лазеров в последнее время раздувают истерику «террористы ослепили пилота лучом лазера».
      При желании можно использовать эту истерику в качестве предлога для гонений на подобные неподцензурные сети.
  • +13
    Новое перерождение ИК-порта близко…
  • +1
    Проблем многовато у технлогии. Ограничений, точнее.
    Требуется все время в прямой видимости хотя бы одного такого светового модема находиться — это неудобно и мало применимо на практике.
    Уже с планшетом на диванчике не поваляешься.
    • 0
      А на отраженном (от стен/мебели/итд) сигнале оно не работает?
      Да, так скорость будет меньше, но работать то должно по идее.
      • 0
        Оно-то может и сработает, но планшет придется со всех сторон утыкивать приемниками-передатчиками.
        Потому что можно лежать так, что планшет задней крышкой на подушке (приемник, если там будет, будет смотреть в диван), можно — держать перед собой, так что если приемник спереди — он будет смотреть в диван.
        Можно вообще лечь так, что задняя крышка на подушке, а передняя панель скрыта от света вами, обычное дело.
        • 0
          В планшете можно по боковой грани его сделать, с нескольких сторон.
          • 0
            За боковую руками держатся.
            В общем, чтобы обеспечить стопроцентную связь придется его весь утыкать. И то можно будет получить ситуацию, когда ни один трансивер не достанет нормально.
            • 0
              А можно зайти туда, где и вайфай не ловит. А технические задачи принято решать.
              • 0
                Принято сначала оценивать целесообразность самой задачи. А не очертя голову кидаться на очередное «давайте построим мост из зубочисток!».
                А для этого должны быть озвучены плюсы и минусы решения.
                Эфемерное «зато не излучает» не выдерживает перевешивающих «нулевая проникающая способность», «необходимость дополнительных схемотехнических решений вместо дешевых и доступных SoC», «ограничения на положение приемопередающего устройства в пространстве», «необходимость включенного освещения» и прочих.

                Пока реальность такова, что роутер за 500 рублей покрывает всю квартиру, не накладывая никаких ограничений ни на освещение, ни на положение в пространстве устройства, не удорожает схематику (вайфай давно стал стандартом и огромное количество систем на кристалле содержат его трансивер) и совместим со всеми моими мобильными устройствами.

                • 0
                  Интересно, а сколько стоили первые вайфай модули по сравнению с икапортом? Наверное не в их сторону перевес был. Это альтернативное решение и наверняка его плюсов хватает. Их уже довольно много. А развивать нужно разные направления, потому что есть разные ситуации использования. Например блютус до сих пор есть, хотя он уступает вайфай во всём… упс, а в энергопотреблении-то выигрывает настолько колоссально, что имеет свою нишу. Точно так же и этот оптический вариант с низким потреблением энергии может быть выгоднее вайфай, промежуточное решение между блютус (малая скорость) и вайфай. Например запросы вы можете отправлять через блютус, а принимать оптикой.

                  Представьте, каково потребление приёмника света по сравнению с вайфай модулем? На приёме света ещё и энергией для блютус передатчика разжиться можно. Такая себе бесплатная по энергии высокоскоростная связь.
                  • 0
                    Вот все эти плюсы должны быть очень тщательно проанализированы, без фанатизма, когда пытаются выдать желаемое за действительное.

                    Насчет потребления вопрос не такой прозрачный. Не забывайте, что мы говорим не о лабораторных условиях, когда фототранзистор уютно устроился на подставочке и смотрит прямо на единственную лампочку.

                    В реальности там необходимо вполне себе городить очень много всего. Если вы сейчас только о приемнике — тогда как минимум обеспечение того, что приемник всегда будет видеть передатчик (о чем я говорил выше), усиление, фильтрацию, аналогово-цифровое преобразование сигнала, цифровую обработку, обеспечивающую демодуляцию, контроль коллизий и проверку целостности пакетов.
                    Что имеем в остатке? Да то, что 90 процентов приемника вай-фай у вас должны быть реализованы в этом LiFi, потому что суть передачи та же самая. Вы заменяете на фототранзистор не SoC вай-фая, а, по сути, антенну.
                    Вот и считайте, насколько же снизится потребление приемника света по сравнению с приемником на 2.4 ГГц, при условии, что всю обработку электрического сигнала вам надо сохранить.
                    • 0
                      Да, я всё это понимаю. Думаю, что ребята, которые этим занимаются, тоже понимают. При всех своих недостатках, разные технологии находят своё применение. Те же сети через электропроводку, например.
                      Так что вполне может найтись хорошее применение и этой технологии. А если слишком всё тщательно анализировать?
                      Если бы создатели автомобиля знали, сколько всего сотен тысяч людей погибнет на этих колесницах, стоило бы его создавать? Или теоретики физики и математики, которые открывают секреты вселенной вообще часто без надежд прикладного применения?

                      Часто, именно желаемое и становится действительностью, хотя в момент желания ещё ею и не является, хотя и тут квантовая физика может сказать иначе.
            • 0
              > За боковую руками держатся.

              Ну не за всю же :) Максимум 2-3 грани перекрыто, и то не полностью.
              Размещаем на всех боковых гранях и все.
            • 0
              Сделать углы из прозрачного пластика, чтобы со всех сторон на него попадал свет, делов то. Даже чехлы не сильно модернизировать придеться
  • +4
    Хм. А что мешает в ту же лампочку поместить миниатюрную WiFi точку? Или WiFi репитер?
    Сразу полная совместимость со всеми мобильными устройствами.
    • +2
      Так не интересно же :)
  • 0
    Думаю, все равно эта технология найдет свое применение
  • +6
    да интернет — это одна из возможностей.
    я представил себе другое: дом где везде такие умные лампочки и передают друг другу инфу — «Хозяин на кухню чешит, нужно передать холодильнику, что бы пиво выставил поближе к дверце, что бы не искал.»
    • 0
      Аха, особенно ночью будет весело…
  • +2
    теоретически можно объединить все лампы в квартире в mesh-сеть, через которую можно передавать сигнал, например, из одной комнаты в другую через общий коридор

    Между собой лампы могут общаться по электрической сети. По принципу таких штук: image
  • 0
    Вообще то профита очень много. В условиях плотной застройки найти свободный более-менее канал для домашнего роутера задача не из простых. И кто-то обязательно возомнит себя супер хакером и попробует поломать соседский пароль. Здесь же всё локально и тот же планшет на коленях не жарит СВЧ сами знаете чего.
    • +2
      Через стены не бьет. Придется опять читать инструкцию к освежителю…
      • +1
        Лампочку в туалете можно подключить по проводу.
  • +11
    В третьих, лампочки не излучают электромагнитного излучения...

    Не надо забывать, что свет — это тоже электромагнитное излучение.
  • 0
    Много чего нового — это хорошо забытое старое. Примерно о такой же штуке (но со скоростью на три порядка меньше) лет десять назад уже писали.
  • 0
    Оптика без волокна?!
  • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      Некоторые и сейчас используют: habrahabr.ru/post/166377/
    • +2
      Я думаю, дело в скорости передачи данных. Для передачи со скоростью X бод в секунду требуется 2X частота несущей…
      • 0
        Плюс габариты, у УЗ-трансиверов очень немаленькие габариты.
      • +1
        Частота — это только полдела. Ещё у звука _гораздо_ меньше скорость распространения волны, а значит будет _гораздо_ больше проблем с интерференцией (слышали что-нибудь про эхо?).
    • 0
      Оно как раз всегда было. У древних компьютеров типа Atari, ZX Spectrum, да и всех остальных. Данные записывались и считывались со звуковой кассеты. И про аналоговый модем, работающий через телефонную линию — забыли? :)
      • 0
        аналоговый модем, работающий через телефонную линию

        А цифровые? Начиная с ISDN и заканчивая большим куском xDSL.
  • 0
    Идея с лампами неплоха. Как вариант, маломощный излучатель в ноуте (радио), и фотоприемник в ноуте. Таким образом, скорость высокая, какая чаще и нужна, идет от лампы к ноуту…
    Проблема в том, что толковой цветопередачу у светодиодов так и не сделали, и это не создает желания использовать их дома.
    Тем более, еще и некоторый вред ожидается от этого недосвета от них.
  • –2
  • –1
    Во-вторых, теоретически светом можно передавать информацию на гораздо большей скорости, чем по радио, просто за счет меньшей длины волны.

    Свет и радиоволна — это электромагнитное излучение. У них одна скорость — скорость света.
    • +1
      Не путайте скорость распространения волны (которая измеряется в м/с) со скоростью передачи информации (которая измеряется в бит/с).
    • НЛО прилетело и опубликовало эту надпись здесь
    • 0
      скорость распостранения волны зависит от длины волны (частоты), оттуда и дисперсия, еще от среды, в которой распостраняется
  • +1
    Внучок, на дворе был 2013й. Компьютеры выходили в интернет через лампочку.
  • 0
    смартфоны уже делаются по такой технологии: hi-news.ru/technology/texnologiya-li-fi-vnedryaetsya-v-mobilnye-ustrojstva.html

Только зарегистрированные пользователи могут оставлять комментарии. Войдите, пожалуйста.