LED-светодиоды уже получили распространение для комнатного освещения. Теперь они открывают новый путь — для подключения мобильных устройств к Интернету с потенциалом куда более широкой полосы пропускания и быстрого времени отклика, нежели Wi-Fi. По крайней мере, на это надеются исследователи, в том числеХаральд Хаас из Университета Эдинбурга.
«Все компоненты, все механизмы уже существуют», — говорит Хаас. «Нужно просто сложить их вместе и заставить работать».
Группа Хааса вместе с учеными из университетов Кембриджа, Оксфорда, Сент-Эндрюс, и Стратклайда находится на полпути к решению проблемы спустя четыре года исследований и 5,8 млн фунтов финансирования.
Их цель — коммуникация с помощью света видимого спектра, которая будет использовать разные цвета светового потока, чтобы обеспечить высокую пропускную способность связи на расстояния в несколько метров. Такая система, названная Li-Fi, могла бы дополнить или даже заменить в некоторых случаях традиционную передачу данных на основе Wi-Fi, говорят ученые.
На конференции IEEE Photonics в октябре исследователи продемонстрировали прогресс в развитии технологии. Команда использовала красный, зеленый и синий LED-светодиоды в качестве как эмиттеров, так и фотодиодов для обнаружения света. Они создали систему, которая может как отправлять и получать данные на скорости 110 мегабит в секунду. При передаче только в одном направлении, они достигли скорости в 155 Мбит / с.
Но Хаас говорит, что эта версия ограничена существующими светодиодами, и самим фактом использования светодиодов как передатчиков и приемников одновременно. Члены консорциума исследователей создали улучшенный светодиод, который обеспечивает скорость передачи данных около 4 гигабит в секунду, работающих на всего 5 милливаттах. С простой линзой, которая увеличивает расстояние, они могут передавать данные на 10 метров до 1,1 Гбит/с, и в ближайшее время намерены увеличить скорость до 15 Гбит/с, говорит Хаас. Wi-Fi стандарт 802.11ad для 60-гигагерцового радиодиапазона достигает лишь 7 Гбит/с.
С с помощью лавинных фотодиодов ученые улучшили ресиверы. В лавинных фотодиодах, один фотон ударяя в ресивер, производит каскад электронов, усиливая сигнал. Команда Хааса в Li-Fi R&D-центре создала первый чип приемника Li-Fi с интегрированными лавинными фотодиодами на CMOS-матрице. 49 фотодиодов расположены на 7,8 квадратных миллиметрах.
«Вы можете получить скорость передачи данных примерно как по кабелю USB», Франк Дейке из института Фраунгофера в Дрездене. «Это настоящий вызов для большинства беспроводных технологий, таких как Wi-Fi и Bluetooth». Другое преимущество, по словам Дейке, что задержка — время между тем, когда сигнал послан и получен — измеряется в случае с Wi-Fi в миллисекундах, в то время как задержки Li-Fi в 1000 раз меньше — в микросекундах. В промышленных применениях, где данные должны путешествовать между датчиками, приводами и блоками управления, низкая задержка и высокая скорость передачи данных могла бы сделать Li-Fi очень полезным.
«Мы не хотим заменить Wi-Fi», — говорит Дейке. «Это не наша цель. Но он может дополнить существующие коммуникационные технологии, в том числе Wi-Fi и Gigabit Ethernet. В настоящее время, его группа не может работает над сочетанием Li-Fi с общим освещением в помещениях, как это делает Хаас.
Дмитрис Кацианис из Афинского университета, считает, что Li-Fi может быть практически внедрен в течение ближайших пяти лет. «Li-Fi имеет важное преимущество — он работает в чувствительных к электромагнитным взаимодействиям областях — таких как больницы, салоны самолетов и электростанции», — говорит он.
Хаас в то же время рассчитывает на гораздо больший рынок. Он ожидает, что светодиоды как источники света в прошлом — так же , как мобильник превратился из устройства связи в мобильный компьютер. «Через 25 лет, каждая лампочка в вашем доме будет иметь вычислительную мощность вашего смартфона сегодня», — считает он. «Освещение будет лишь одним из многих ее применений».