Technologia Li-Fi będzie kilkadziesiąt razy szybsza, niż obecnie dostępne sieci Wi-Fi. Light-Fidelity lub Li-Fi to system VLC (Visible Light Communications), bazujący na komunikacji bezprzewodowej. Li-Fi wykorzystuje diody LED do realizacji transmisji danych, osiągając szybkość na poziomie nawet 224 Gb/s. Terminu Li-Fi po raz pierwszy użył profesor Harald Hass z Uniwersytetu w Edynburgu. W 2012 roku po czterech latach prac nad Li-Fi, Haas stworzył firmę pureLiFi, która zamierza stać się światowym liderem technologii VLC. Konkurencja staje się jednak coraz silniejsza.

Jak działa LiFi?

Li-Fi to technologia podobna do Wi-Fi. Wi-Fi pracuje w oparciu o fale radiowe, natomiast Li-Fi wykorzystuje światło widzialne. System używa widzialnego światła z zakresu 400 do 800 THz. W Li-Fi światło diody LED jest kontrolowane przez sterownik, który włącza i wyłącza diodę lub przyciemnia lub rozjaśnia światło. Sterownik wykorzystywany jest do wysyłania zakodowanych danych, poprzez kontrolowane diody LED. Dane są przetwarzane na światło diod LED, które wysyłają informacje z określoną częstotliwością. Odbiorem informacji zajmuje się fotodetektor (fotodioda). Odebrany i zdekodowany sygnał jest przetwarzany w odbiorniku na sygnał elektryczny i konwertowany w strumień danych. Koncepcja Li-Fi zbliżona jest do nadajnika alfabetu Morse`a. Włączenia i wyłączenia diod LED wykonywane są miliony razy na sekundę. Dwukierunkowa komunikacja jest realizowana przez wykorzystanie niezależnego nadajnika i odbiornika.

W przypadku Li-Fi szczególnie ważny jest schemat realizacji transmisji dwukierunkowej, prowadzonej przez wielu użytkowników. Jedna z propozycji zakłada alokowanie użytkowników w ramach odseparowanych barw światła LED z zakresu emisji RGB. Transmisja będzie realizowana w ramach predefiniowanej struktury ramek. Wysyłanie danych od wielu użytkowników może zostać przeprowadzone z wykorzystaniem różnych barw RGB LED. Po stronie odbiorczej, separacja użytkowników może zostać zrealizowana przez zespół fotodiod rozpoznających barwy. W rezultacie otrzymamy dwukierunkową transmisję dla wielu użytkowników z minimalnym narzutem interferencji.

Właściwości Li-Fi

Li-Fi zdecydowanie wygrywa z Wi-Fi w zakresie prędkości. Wi-Fi ma jednak dużą przewagę w przypadku zasięgu. Li-Fi wykorzystuje światło widzialne, które może spotkać na drodze transmisji wiele przeszkód. Doświadczalnie jednak stwierdzono, że wiązka światła odbitego od powiedzchni nadal umożliwia osiągnięcie przez Li-Fi prędkości kilkudziesięciu Mb/s. Sygnał Li-Fi nie może zostać przesłany przez ściany, więc w celu zapewnienia pełnej łączności, elementy Li-Fi muszą zostać rozmieszczone z bardzo dużą gęstością. W warunkach gdzie diody LED nie działają poprawnie, nie będzie możliwości realizacji skutecznej sieci Li-Fi. Ze względu na niewielki zasięg i ograniczenia fizyczne, Li-Fi jest zdecydowanie bezpieczniejsze niż Wi-Fi.

Nowe rozwiązania ze zmodyfikowanymi diodami LED pozwalają osiągnąć kilka Gb/s przepustowości, a w niedalekiej przyszłości możliwe będzie zwiększenie szybkości transmisji do kilkuset Gb/s. Przy zastosowaniu prostej soczewki do zwiększenia dystansu, możliwe jest wysłanie danych na odległość 10m. Ulepszenie technologii odbioru Li-Fi może zostać zrealizowane z wykorzystaniem fotodiod lawinowych. Haas stworzył pierwszy układ odbiornika dla Li-Fi zawierający zintegrowanei fotodiody lawinowe w układzie CMOS. Na kwadracie o boku 7,8 milimetra znalazło miejsce 49 fotodiod.

Warto rozwiać kilka mitów jeżeli chodzi o Li-Fi. Jak wspomniano wyżej Li-Fi nie zapewnia jedynie jednokierunkowej transmisji. Może zostać zaimplementowane podobnie jak światłowodowy konwerter do równoczesnego odbierania i wysyłania informacji. W Li-Fi nie zawsze wymagana będzie linia widoczności, ponieważ Li-Fi może pracować z odbitym świetłem. Jakość sygnału będzie jednak zdecydowanie lepsza przy bezpośredniej widoczności. Opóźnienia Wi-Fi są mierzone w milisekundach, natomiast opóźnienia w Li-Fi to kwestia mikrosekund. Dodatkowo Li-Fi może mieć znakomite zastosowanie w miejscach wrażliwych na fale elektromagnetyczne jak szpitale, samoloty, niektóre zakłady przemysłowe.

Przyszłość Li-Fi

Szybka łączność oferowana przez Li-Fi jest interesująca nie tylko z punktu widzenia użytkownika domowego, ale także przedsiębiorstw. Z kolei integracja urządzeń IoT oraz Li-Fi to obecnie jedna z ważniejszych kwestii dla nowej technologii bezprzewodowej. Z pewnością Li-Fi będzie stanowiło także znakomite uzupełnienie rozwiązań Wi-Fi.

Coraz częściej prezentowane są nowe rozwiazania Li-Fi, czasami o bardzo ograniczonych możliwościach. Podstawową funkcją z pewnością powinna być dwukierunkowość transmsji, która jednocześnie jest najłatwiejsza do realizacji. Jeżeli system posiada jedynie funkcję rozgłoszeniową (broadcast-only), wówczas każde połączenie przychodzące musi być zrealizowane z wykorzystaniem innej technologii (przykładowo uplink - Wi-Fi, downlink Li-Fi). Sieć Li-Fi może stanowić idealne uzupełnienie istniejącej infrastruktury RF, służące do dostarczania danych o dużej objętości. Zapewni także przyśpieszenie transmisji, gdy warunki środowiska radiowego nie pozwolą na optymalną pracę Wi-Fi. Prawdopodobnie w niedalekiej przyszlości każde źródło światła w naszych domach będzie realizowało również element łączności sieciowej. Na razie Li-Fi jest na etapie testów i eksperymentów, a technologia trafi do szerokiego grona odbiorów za kilka lat.

Warto odnotować fakt, że kilka dni temu użytkownik Twittera Chase Fromm ogłosił, że odnalazł w kodzie systemie iOS element o nazwie "LiFiCapability". Opublikował zrzut ekranu przedstawiający informację na ten temat. Na podstawie przedstawionych informacji można wywnioskować, że być może Li-Fi będzie dostępne w iPhone7 w oprogramowaniu iOS 9.1 lub jest bardzo intensywnie testowane przez Apple.