Hiện Trạng Truyền Thông Không Dây Bằng Ánh Sáng Li-Fi

Xem thêm: Hồ sơ năng lực của Trung tâm Thử nghiệm Kiểm định và Chứng nhận Phúc Gia

Ngày nay Internet kết nối vạn vật (Internet of Things – IoT) là nền tảng cho cách mạng công nghiệp 4.0 với kết nối không dây bằng sóng radio Wi-Fi đang chuyển sang thế hệ thứ năm 5G. Tuy nhiên Wi-Fi cũng có hạn chế về dung lượng, tốc độ và tính bảo mật trong khi yêu cầu của truyền tải dữ liệu ngày càng cao đòi hỏi phải tìm ra các giải pháp mới. Năm 2004, TS. Harald Haas thuộc Đại học Edinburgh (Anh) đã phát minh một công nghệ kết nối không dây mới với dữ liệu được truyền bằng ánh sáng mang tên Li-Fi (Light Fidelity). Sau gần 2 thập kỷ công nghệ này đã có những thành tựu rõ rệt trong nhiều lĩnh vực. Bài này mời bạn cùng Phúc Gia LAB tìm hiểu và tóm lược các kết quả ứng dụng mới của Li-Fi.

CƠ CHẾ HOẠT ĐỘNG CỦA TRUYỀN THÔNG KHÔNG DÂY BẰNG ÁNH SÁNG LI-FI

Hình 1. Truyền nhận dữ liệu bằng ánh sáng LED

Trên sơ đồ khối hình 2 sau đây ta nhận thấy:

Hình 2. Quá trình công nghệ Li-Fi

Tại đầu phát (1) tín hiệu từ Internet được chuyển tới driver LED làm thay đổi cường độ sáng của đèn. Vì điều này diễn ra quá nhanh nên mắt người không thế nhận thấy sự thay đổi trạng thái của đèn.

Tại bộ thu (2) tín hiệu ánh sáng được photo detector tiếp nhận, khuếch đại và xử lý sau đó được chuyển thành tín hiệu điện đầu vào máy tính.

CÁC TÍNH NĂNG CỦA LI-FI

Tốc độ: Li-Fi truyền bằng ánh sáng có tốc độ trên 100 tỷ bít trên giây (Gbps) trong khi Wi-Fi thế hệ 5G nhỏ hơn 1 Gbps, dải thông cũng rộng hơn.

An ninh: Do tín hiệu Li-Fi là ánh sáng nhìn thấy không thể đi xuyên qua tường. Đây là nhược điểm nhưng cũng là ưu điểm về bảo mật, vì thế nó có thể loại bỏ các mối đe dọa của dữ liệu bị tấn công từ xa. Giải pháp này rất phù hợp cho các hoạt động liên quan đến nghiên cứu, Quốc phòng, Ngân hàng, hệ thống an ninh…

Hiệu quả năng lượng: Tiêu thụ năng lượng được giảm thiểu thông qua việc sử dụng các đèn LED, việc truyền tải dữ liệu Li-Fi đòi hỏi công suất thêm vào không đáng kể.

An toàn – một giải pháp thay thế cho sóng radio: Các bước sóng ánh sáng nhìn thấy nói chung vô hại đối với con người. Li-Fi được biết như một giải pháp thay thế cho các sóng radio trong các môi trường nhạy cảm như Bệnh viện, Trung tâm y tế, một số cơ sở Công nghiệp nguy hiểm như hầm mỏ, hóa chất, lò phản ứng hạt nhân…

Mật độ dữ liệu: Ánh sáng Li-Fi có thể cung cấp tốc độ tương tự hoặc lớn hơn một điểm truy cập Wi-Fi. Vì vậy trong cùng khu vực, Li-Fi có thể cung cấp 10x hay 100x hay 1000x lớn hơn công suất mạng Wi-Fi, nghĩa là Mbps cho mỗi mét vuông.

So sánh các tính năng giữa Li-Fi và Wi-Fi

STT	Thông số	Li-Fi	Wi-Fi
1	Tốc độ truyền dữ liệu	Trên 1Gbps	150Mbps
2	Phương thức truyền	Ánh sáng	Sóng radio RF
3	Băng thông	Rộng hơn do quang phổ ánh sáng nhìn thấy lớn hơn 10.000 lần so với phổ sóng radio	Thấp hơn rất nhiều so với băng thông của Li-Fi
4	Giá thành mạng	Rẻ hơn so với Wi-Fi do miễn phí băng thông và sử dụng ánh sáng	Đắt hơn do sử dụng sóng Radio để truyền tin
5	Kết nối	Điểm – điểm	Điểm – Điểm
6	Giá thành đầu thu	Đắt hơn	Rẻ hơn
6	Tần số hoạt động	1.000Thz	2.4Ghz
7	Ảnh hưởng nhiễu	Không bị nhiễu điện từ nhưng chịu tác động nhiễu của nguồn sáng khác	Chịu ảnh hưởng nhiễu điện từ

CÁC ỨNG DỤNG CỦA LI-FI

Li-Fi là hệ thống kết nối không dây bằng ánh sáng hoàn toàn mới bổ sung cho kết nối Wi-Fi nhằm khắc phục các nhược điểm của nó. Có thể liệt kê các ứng dụng cơ bản của Li-Fi như sau:

1. Kết nối không dây cho văn phòng và các thiết bị di động nghe nhìn (hình 3):

Hình 3. Kết nối Li-Fi cho văn phòng

2. Kết nối Internet Li-Fi có thể sử dụng an toàn trên máy bay, Li-Fi có thể được sử dụng để giảm trọng lượng và hệ thống cáp và thêm tính linh hoạt để bố trí chỗ ngồi trong khoang hành khách máy bay có đèn LED đã được triển khai. Trong chuyến bay hệ thống cũng có thể được hỗ trợ và tích hợp với các thiết bị di động của hành khách (hình 4). Năm 2018 Airbus đã thử nghiệm Li-Fi trên máy bay, cho phép khách hàng sử dụng máy tính và Smart phone trên các chuyến bay mà không ảnh hưởng đến hệ thống điện tử điều khiển máy bay.

Hình 4: Kết nối thiết bị nghe nhìn cho hành khách trên Airbus

3. Trong bệnh viện Li-Fi không gây nhiễu điện từ vì vậy không ảnh hưởng đến các thiết bị điện tử y tế dùng sóng radio như robot mổ, laser… Những thiết bị Li-Fi không bị hạn chế bởi tần số sử dụng (hình 5).

Hình 5. Li-Fi sử dụng trong bệnh viện

4. Liên lạc Li-Fi cũng có thể thực hiện ngầm dưới nước, do sự hấp thụ tín hiệu mạnh trong nước nên sóng radio không sử dụng được. Đèn LED dưới nước có thể giúp thợ lặn nhận được thông tin từ Internet, Li-Fi sẽ cung cấp một giải pháp cho thông tin liên lạc tầm ngắn.

5. Các đèn LED công cộng (đèn đường, đèn hiệu giao thông, đèn ở bảng hiệu…) đều có thể trở thành nguồn cung cấp thông tin cho thiết bị di động. Nguồn sáng LED công cộng có thể được sử dụng để cung cấp điểm sáng Li-Fi và các thông tin, cơ sở hạ tầng cảm biến có thể được sử dụng để giám sát và điều khiển ánh sáng cho hệ thống chiếu sáng thông minh (hình 6).

Hình 6. Li-Fi sử dụng trong điều khiển chiếu sáng công cộng

6. Li-Fi có thể cung cấp đường truyền bổ sung cho các mạng di động có sẵn nhằm giảm tải băng thông, tránh xảy ra hiện tượng tắc nghẽn mạng (hình 7).

Hinh 7. Ứng dụng Li-Fi cho các mạng di động

7. Li-Fi có khả năng cung cấp, thay thế an toàn cho tần số vô tuyến, thông tin liên lạc trong môi trường dễ cháy nổ như hầm lò, nhà máy hóa dầu, nhà máy điện hạt nhân, hoặc thiết bị an ninh trong ngân hàng.

TƯƠNG LAI NÀO CHO Li-Fi

Công nghệ Li-Fi dựa trên các tín hiệu ánh sáng đèn LED cho việc truyền các dữ liệu nhờ ánh sáng. Ngoài ra, tốc độ của internet Li-Fi cao và bạn có thể tải về phim ảnh, trò chơi, âm nhạc… chỉ trong vài phút với sự giúp đỡ của công nghệ này. Bạn chỉ cần đứng dưới bất kỳ nguồn sáng nào và lướt internet.

Nhưng vì sao cứ phải là đèn LED? Tất cả đều có liên quan đến tốc độ. Đèn huỳnh quang hoặc đèn dây tóc bình thường quá chậm. Chúng không thể chớp tắt ở tốc độ nano giây như LED. Chi phí và tuổi thọ của bóng LED cũng cao hơn so với các loại nguồn sáng khác.

Trong tương lai không xa khả năng Li-Fi thay thế bổ sung cho các công nghệ không dây sử dụng sóng radio là hoàn toàn có thể bởi tính ứng dụng cao vào cuộc sống sinh hoạt hàng ngày cũng như trong sản xuất, dịch vụ… Chưa dừng lại ở đó, đường truyền tín hiệu của Li-Fi là hoàn toàn miễn phí. Trong khi đó, việc sử dụng các băng tần sóng radio thường phải đợi quá trình cấp phép lâu dài từ các cơ quan chức năng, các hãng viễn thông cũng cần phải chi rất nhiều tiền cho quy trình này. Một số nhà khoa học dự đoán ngành công nghiệp Li-Fi sẽ đạt 75 tỉ USD vào năm nay 2023.

Nguồn: anhsangvacuocsong

Tác giả: PGS. Lê Văn Doanh

BÀI VIẾT LIÊN QUAN

Mọi chi tiết xin vui lòng liên hệ:

CÔNG TY CỔ PHẦN PHÒNG THỬ NGHIỆM PHÚC GIA
TRUNG TÂM CHỨNG NHẬN PHÚC GIA
TRUNG TÂM THỬ NGHIỆM KIỂM ĐỊNH PHÚC GIA
Địa chỉ: Cảng cạn ICD Long Biên, Số 1 Huỳnh Tấn Phát, phường Thạch Bàn, quận Long Biên, thành phố Hà Nội
Điện thoại: 0981.996.996/ 0982.996.696/ 024 7779 6696
E-mail: lab@phucgia.com.vn Website: phucgia.com.vn