Živý bezdrátový přenos dat – Li-Fi

Ještě před několika lety jsme byli rádi, že jsme vůbec měli nějaké připojení. To se prve řešilo pouze prostřednictvím telefonních linek nebo satelitů. Dnes je však situace výrazně odlišná – tehdy šlo o připojení jediného počítače, ale dnes bývá v domácnosti zpravidla připojeno hned několik zařízení a velká část připojení probíhá bezdrátově. Všechny současně masivně využívané technologie se však omezují pouze na rádiové frekvence. A ne vždy se to setká s úspěchem. Pokud by měla Wi-Fi pokrýt například nádražní halu, musí být vhodně umístěna a pravděpodobně také zesílena pomocí nejrůznějších extenderů. Tento problém však s použitím technologie Li-Fi odpadá. Připojení k internetu tak bude jednoduše kdekoli, kde svítí žárovky. Je to však tak prosté? Jak vlastně Li-Fi doopravdy funguje? Kdy se jí můžeme dočkat? Kde se bude aplikovat? To vše jsou stěžejní otázky, na něž nám odpověděl Ivar Reiz Caceres ze společnosti Connectivity Solutions (se sídlem v Praze), která je jednou ze sedmi předních firem na světě, které se do hloubky zabývají technologií Li-Fi.

Jak Li-Fi funguje?

Jak již bylo řečeno – Li-Fi bezdrátově přenáší data za použití světla, nikoliv rádiových vln, jak tomu je u klasických bezdrátových technologií. Nositelem informace zde pak jsou fotony – elementární částice, jejichž prostřednictvím lze popsat elektromagnetickou energii.

Jako typický příklad si můžeme vzít rodinný dům (viz schéma). Ten může být připojený k internetu jak prostřednictvím satelitu, tak i optickým kabelem. Internetové připojení se směruje do modemu, který zde však oproti stávajícímu stavu začne data zpracovávat a prostřednictvím elektrického vedení také distribuovat do LED žárovek. Ty vyšlou zpracovaná data prostřednictvím fotonů ke koncovým zařízením. Fotony pak mohou uživatelé číst a následně i zpětně vysílat z jakéhokoli zařízení vybaveného dalším modemem, který je schopný přijímat (receptor) a v případě potřeby i vysílat (emisor) a zpracovat pro zajištění připojení.

„Internetové připojení jednotlivých budov už dnes nemusíme řešit. Většina z nich je připojena optickým kabelem či jakýmkoli jiným způsobem. Museli jsme však vymyslet elegantní způsob, jak dostat data do žárovek. Nejjednodušší řešení je prostřednictvím elektrických rozvodů – konkrétně technologií PLC (Power Line Communication), která využívá obousměrnou komunikaci. PLC dnes sice není tak známá metoda přenosu dat, ale přitom na ní často staví i chytré domácnosti a vědělo se o ní už před více než deseti lety, takže nejde o žádnou novinku. Problém s přenosem dat přes PLC však může nastat u budov se starou elektroinstalací. Tam by se muselo vymyslet náhradní řešení, případně upravit rozvody elektřiny,“ poznamenal Ivar Reiz. „Velmi důležitou činností je zpracování dat a jejich převod na fotony. Abychom mohli být připojeni přes Li-Fi, musíme mít i vlastní receptor a emisor pro práci s daty obsaženými ve fotonech. Do budoucna plánujeme vyvinout nějaké příslušenství, jehož pomocí budou moct Li-Fi využívat i uživatelé smartphonů a jakýchkoli jiných zařízení. Ještě však nemáme finální produkt. Uvažovali jsme také nad alternativou, že by jako receptor a emisor mohl stačit přední fotoaparát, ale k tomu bychom museli mít také hardwarové zařízení v optice fotoaparátu schopné nejen přijímat data, ale také je i vysílat. Současná zařízení tak ještě tuto technologii nemají, ale nová generace telefonů a tabletů bude moct jak přijímat, tak i vysílat bez problému.“

Výhody a nevýhody

V porovnání s klasickými metodami přenosu Li-Fi disponuje především třemi výhodami, které jsou i její základní charakteristikou:

• zelená technologie – žádná kontaminace rádiovými frekvencemi,
• bezpečnost – přenos dat bude pouze uvnitř prostor (přenos světlem) a díky přenosu prostřednictvím fotonů také šifrován,
• nedělitelnost – rychlost připojení se nedělí jako u Wi-Fi dle počtu připojených zařízení, ale všechna zařízení mohou využít maximální možnou rychlost.

Zelenou technologií je míněna právě absence využívání rádiových frekvencí, které podle některých vědeckých studií může mít dokonce rakovinotvornou povahu. A vzhledem k tomu, jak často se dnes lidé nacházejí právě na místech, kde mají dosah Wi-Fi signálu (o mobilních signálech ani nemluvě), mohou být tyto obavy oprávněné. Bezpečnost Li-Fi ocení zejména společnosti, které nakládají s citlivými údaji svých klientů. Ideálním příkladem je banka, na jejíž interní síť by se při použití Li-Fi nemohl připojit nikdo, kdo není v objektu. Zároveň jsou data zašifrována tak, aby s nimi mohlo pracovat pouze zařízení určené ke snímání a dešifrování fotonů. Nedělitelnost připojení je u Li-Fi omezena pouze rychlostí internetu od poskytovatele. Každý uživatel tak může využívat maximální možnou rychlost.

Další výhodou Li-Fi připojení je jeho vysoká rychlost. Vzhledem k tomu, že u Li-Fi se data přenášejí prostřednictvím fotonů, tedy světla, představuje jediný limit rychlost zachycení a rozšifrování dat. Až bude technologie dostatečně vyvinutá, půjde po internetu brouzdat rychlostí blížící se rychlosti světla.

Na druhou stranu má Li-Fi i značnou nevýhodu. Nelze ji totiž použít k dálkovému přenosu dat. Stačí totiž jakákoliv fyzická překážka a světlo (data) nedoputuje tam, kam by mělo. Connectivity Solutions tak ani nepočítá s tím, že by Li-Fi nahradilo současné metody přenosu dat. Naopak spíše zamýšlí pouze doplnit a částečně nahradit Wi-Fi na místech, kde je její využití nevhodné či problematické.

„Další velkou výhodu představuje využití Li-Fi namísto senzorů. Já osobně ji nazývám smart & smart konektivitou. Li-Fi totiž samo dokáže detekovat, kolik je v místnosti lidí, a má i mnohá další využití. To vše zajistí fotony. Ostatní přenosy dat představují pouze neživou dálnici, po níž data putují, kdežto Li-Fi je živým systémem. V oboru konektivity už působím 14 let, ale nic podobného jsem ještě neviděl,“ doplnil výčet Ivar Reiz.

Využití

Li-Fi představuje živou konektivitu, což ale neznamená, že by ostatní způsoby přenosu dat měly zemřít. Li-Fi by se totiž měla používat jen na místech, jako jsou domácnosti, kanceláře, ale také nádraží, nemocnice, a obecně tam, kde je zvýšená frekvence pohybu lidí a kde lidé tráví velké množství času. Tento koncept společnost Connectivity Solutions pracovně nazývá jako „Poslední máj“.

Technologie Li-Fi také disponuje i několika poměrně zajímavými využitími, která by mohla ve finále velmi výrazně usnadnit správu chytrých měst či budov. Sama společnost Connectivity Solutions nám již nastínila plné možnosti tohoto využití, avšak ještě nenastala vhodná doba k jejich zveřejnění. Můžeme pouze naznačit, že Li-Fi dokáže mnohem více než pouze zajistit připojení k internetu. Bližší informace by však obsahovaly obchodní tajemství, se kterým se společnost Connectivity Solutions ještě nemůže podělit.

Vývoj Li-Fi

Na vývoji finálního řešení pro firmu Connectivity Solutions usilovně pracuje mexický vědec Arturo Campos, který ji začal prezentovat již v roce 2012. „Hlavním rozdílem mezi námi a ostatními společnostmi zkoumajícími přenos dat skrze světlo je, že nám se podařilo identifikovat cílovou skupinu, chcete-li, lokaci – Poslední máj, kde lze tuto technologii ideálně aplikovat. Tento rozdíl hraje obrovskou roli, protože takto víme, kterým směrem bychom se měli při vývoji Li-Fi ubírat,“ popsal Reiz.

Connectivity Solutions tak vyvíjí řešení, které by bylo co možná nejjednodušší a jehož následné rozšíření by bylo co nejmasovější. Společnost už má prototyp, který momentálně zajišťuje rychlost připojení 3 Mbps. „Následně budeme testovat přenos dat přímo ze žárovky, která zajistí 12Mbps připojení, během pár měsíců se chceme dostat na 50 Mbps a do konce roku bychom měli dosáhnout přenosu dat o rychlosti 1 Gbps,“ načrtl budoucí plány Reiz. „Kromě toho ještě zkoušíme a hledáme nejvhodnější materiály, které lze pro tuto technologii použít, ale zároveň také hledáme komerčního partnera, který by pomohl podpořit vývoj koncových zařízení. S některými společnostmi už sice jednáme, ale nic konkrétního naznačit nemohu.“

Budoucnost Li-Fi

Vše zatím naznačuje, že by se přenos prostřednictvím světla mohl opravdu uchytit. Podle společnosti Connectivity Solutions můžeme čekat masové rozšíření této technologie už ke konci roku 2020. Ta už je téměř připravena na zahájení masové produkce prostřednictvím prodejního kanálu a nejrůznějších partnerství. Stále však čeká na finální dohodu s partnerem, takže ještě není úplně jasno, kdy a pod kterou značkou se jejich produkty objeví na trhu.

„Od chvíle, kdy začneme s vývojem finálního uživatelského produktu, budeme mít po třech až šesti měsících hotový první model určený pro použití ve velkých nádražních budovách, letištních halách, ve školách a nemocnicích. Jde o lokace, kde je největší fluktuace osob a zároveň zde lidé často využívají data a nelze zde dostatečně efektivně využívat Wi-Fi. Pak samozřejmě počítáme s rozšířením Li-Fi do domácností a kanceláří.“

Dnes si bohužel plně funkční Li-Fi zařízení ještě nekoupíme, ale podle všeho se už tato doba rychle blíží. Pozitivním faktem je, že v okamžiku, kdy dojde k masové produkci, by měly být ceny těchto produktů srovnatelné se stávajícími cenami Wi-Fi routerů. A na jedinou žárovku může být bez problému připojeno klidně 10, 20 i 30 uživatelů. Lidé tak budou připojeni k internetu všude, kde bude (umělé) světlo.