Nhìn quanh ngôi nhà bạn, hãy cho biết một điểm chung của hầu hết thiết bị điện tử, điện? Đó là kết nối Internet. Đúng rồi! Nếu nói rằng giống như mạng di động và router Wi-Fi, chúng ta cũng có thể dùng đèn LED để truyền thông! Không tin? Đây là một kỹ thuật tuyệt vời!
Có thể nói thêm một danh mục truyền thông mới vào danh sách các loại truyền thông. Chính xác là một phân nhánh trong truyền thông quang không dây. Bao gồm tất cả các loại truyền thông quang không dùng cáp quang.
Đọc thêm: 21 Công nghệ lớn trong thập kỷ tới – Phần 1
Truyền dữ liệu hoặc truyền thông dùng đèn LED gọi là Truyền thông ánh sáng nhìn thấy (VLC). Khi nói về VLC, nó được xem là nguồn chiếu sáng dùng để gửi dữ liệu bằng cách bật tắt đèn với tốc độ cực cao mà mắt thường không nhận ra nhưng quang cảm biến có thể phát hiện.
VLC = Chiếu sáng + Truyền thông
Các thuật ngữ tương tự VLC:
- Truyền thông quang không gian tự do (FSO) – Tương tự VLC nhưng không giới hạn ở ánh sáng nhìn thấy. Tia cực tím và hồng ngoại cũng thuộc FSO. Ngoài ra FSO không yêu cầu chiếu sáng, thường dùng chùm sáng tập trung cho liên kết giữa tòa nhà.
- Li-Fi – Thuật ngữ mô tả VLC tốc độ cao trong các kịch bản ứng dụng mà Wi-Fi cũng có thể dùng. Li-Fi tương tự Wi-Fi nhưng dùng ánh sáng nhìn thấy thay vì sóng radio.
Định nghĩa
LiFi là viết tắt của Light Fidelity. Hệ thống Truyền thông ánh sáng nhìn thấy (VLC) – công nghệ mạng quang không dây dùng diode phát sáng (LED) truyền dữ liệu.
LiFi thiết kế dùng bóng đèn LED tương tự đèn tiết kiệm năng lượng tại nhà, văn phòng. Các bóng đèn LED không chỉ truyền dữ liệu mà còn đẩy tốc độ lên tới 224 gigabit/giây.
Hãy tưởng tượng đèn pin gửi tín hiệu Morse. Vận hành thủ công thì đèn nhấp nháy không phải nguồn chiếu sáng hữu ích. Nhưng nếu đèn bật tắt cực nhanh qua máy tính, mắt không thấy nhấp nháy, đèn tỏa ánh sáng liên tục – giờ ta có cả chiếu sáng và truyền thông, phù hợp định nghĩa VLC.
Hoạt động
Hoạt động rất đơn giản. Truyền bằng cách bật tắt đèn LED theo mẫu xác định dữ liệu. Nhấp nháy nhanh không thể nhận thấy bằng mắt thường.
Một hệ thống Li-Fi/VLC đơn giản có hai thành phần:
- Ít nhất một thiết bị có quang diode nhận tín hiệu ánh sáng
- Nguồn ánh sáng trang bị đơn vị xử lý tín hiệu
Xét bóng đèn thường: dòng điện không đổi tạo ra luồng photon không đổi – ánh sáng nhìn thấy. Nếu dòng điện biến đổi chậm, cường độ ánh sáng giảm dần. Bóng LED là thiết bị bán dẫn, dòng điện và đầu ra quang có thể điều chế ở tốc độ cực cao, được quang cảm biến phát hiện và chuyển ngược thành dòng điện.
Trong mọi công nghệ truyền thông, thông tin chuyển thành chuỗi nhị phân 1 và 0. Chuỗi này mã hóa thành tín hiệu bật/tắt. 1 = bật sáng, 0 = tắt sáng. Ở đầu nhận, nhấp nháy ánh sáng được hiểu thành 1 và 0.
Đọc thêm: Công cụ tích hợp dữ liệu mã nguồn mở tốt nhất
WiFi so với LiFi
Cả hai đều truyền dữ liệu điện từ nhưng Wi-Fi dùng sóng radio (tốc độ chậm hơn) trong khi Li-Fi dùng ánh sáng nhìn thấy (tốc độ nhanh hơn nhiều). Nhiễu tín hiệu từ các điểm truy cập lân cận là thách thức lớn của Wi-Fi, Li-Fi không gặp vấn đề này.
Truyền thông tần số radio cần mạch radio, anten, bộ thu phức tạp, Li-Fi đơn giản hơn, dùng điều chế trực tiếp tương tự thiết bị hồng ngoại giá rẻ như điều khiển từ xa.
Li-Fi tương thích thiết bị IrDa, không nhiễu, dùng được trong nhiều môi trường như hàng không, khám phá biển. Wi-Fi chỉ tương thích 802.11, chủ yếu duyệt web và tạo hotspot.
Ưu điểm lớn của Li-Fi mà Wi-Fi không có:
- Truyền được trong vùng dân cư dày đặc và nước mặn.
- Tín hiệu không xuyên qua tường, dữ liệu an toàn hơn, giới hạn trong một phòng.
- Ánh sáng nhìn thấy dày đặc hơn sóng radio, truyền được lượng dữ liệu lớn.
- Tốc độ cao nhất ghi nhận: 10 Gbit/giây.
Lợi ích
- Hiệu quả – Hoạt động trong phổ ánh sáng nhìn thấy. Văn phòng, nhà đã có đèn LED, dùng song song cho chiếu sáng và truyền thông – tiết kiệm chi phí và năng lượng.
- Tính sẵn có – Có mặt mọi nơi có đèn LED: nhà, máy bay, văn phòng, cửa hàng, trung tâm thương mại – mọi nơi đều có truyền dữ liệu tốc độ cao.
- Bảo mật – Ưu điểm lớn nhất: tín hiệu ánh sáng không xuyên qua vật mờ. Truy cập Li-Fi giới hạn trong một phòng.
Hạn chế
Không công nghệ nào hoàn hảo. Li-Fi cũng có thách thức:
- Tầm nhìn trực tiếp (Line Of Sight) – Tín hiệu đi xa hơn nhưng giới hạn phạm vi phủ sóng do phản xạ từ vật thể.
- Mò đa đường (Multipath Distortion) – Do độ trễ nhận tín hiệu từ các bộ thu phát vì mỗi đường truyền có độ dài khác nhau, gây nhiễu ký hiệu giữa các ký hiệu (Inter Symbol Interference).
- Truyền thông đơn工 (Simplex Communication) – VLC hiệu quả nhất cho truyền một chiều. Dù có cách tách uplink/downlink bằng chia bước sóng, thời gian, mã khác, nhưng do chi phí cao, VLC được xem là tốt nhất cho downlink.
- Đèn phải bật – Hệ thống VLC yêu cầu đèn bật liên tục. Khu vực công nghiệp, thương mại đèn bật khi có người. Khu dân cư đèn chỉ dùng chiếu sáng, tắt phần lớn ngày.
- Nguồn phát射 – Đèn LED chỉ sản xuất cho chiếu sáng. Ứng dụng truyền thông không nằm trong kế hoạch. Thực tế đạt kết quả tốt với thiết bị LED giá rẻ.
Li-Fi là công nghệ tuyệt vời, vẫn trong giai đoạn đầu. Khó dự đoán sự phát triển, nhưng có thể nói an toàn rằng kết hợp Li-Fi và Wi-Fi sẽ mang lại cái tốt nhất của cả hai cho Internet.