Đây là một công nghệ mới tương tự WiFi nhưng sử dụng ánh sáng để truyền dữ liệu khi mà tần số vô tuyến RF đang ngày càng cạn kiệt, yêu cầu về sử dụng cũng như phải cấp phép sử dụng gây ra hiện tượng nghẽn mạng khi có quá nhiều thiết bị cùng kết nối đến một điểm truy cập (AP) , LiFi được giáo sư Haas giới thiệu để thay thế trong những khoảng không gian ngắn bằng cách sử dụng sóng ánh sáng để truyền dữ liệuTài liệu này mô tả đầy đủ nhất về công nghệ LiFi, đặc điểm, hoạt động, các dự án và sản phẩm liên quan
HỌC VIỆN CÔNG NGHỆ BƯU CHÍNH VIỄN THÔNG KHOA ĐIỆN TỬ TRUYỀN THÔNG ******** BÁO CÁO THỰC TẬP CHUYÊN SÂU ĐỀ TÀI CÔNG NGHỆ Li-Fi Giảng viên : Lê Xuân Trung Sinh viên : Nguyễn Tiến Huy Lớp : D13VT2 Mã sinh viên : B13DCVT066 Hà nội 8/2017 Lời mở đầu Chúng ta biết phổ tần số vô tuyến tài nguyên quý giá ngành viễn thông Ngày với phát triển truyền thông không dây vấn đề sử dụng hiệu phổ ngày trở nên quan trọng Nhiều giải pháp thực giải pháp thực sử dụng ánh sáng khả kiến để truyền liệu Những tần số ánh sáng khả kiến miễn phí không cần cấp phép Công nghệ Li-Fi công nghệ truyền thông không dây tầm ngắn cung cấp kết nối mạng cục bộ, sử dụng diode phát sáng hay LED phát sáng để truyền liệu tùy thuộc vào tính chất riêng việc chiếu sáng Trong báo cáo giải thích tảng công nghệ này, tầm quan trọng nó, ứng dụng thách thức cho việc thực dự án Li-Fi tương lai Phụ lục Giới thiệu…………………………………………………………….1 Những vấn đề hệ thống truyền thông không dây………………… 1.1 Những vấn đề gì……………………………………………………………2 1.2 Truyền thông ánh sáng khả kiến……………………………………….3 1.2.1 Định nghĩa………………………………………………………………… 1.2.2 Các thành phần…………………………………………………………….3 Định nghĩa Li-Fi, nguyên tắc làm việc lợi thế……………………………4 2.1 Li-Fi ………………………………………………………………………….4 2.2 Lịch sử phát triển………………………………………………………………5 2.3 Dự án D-Light…………………………………………………………………….5 2.4 Nguyên tắc làm việc……………………………………………………………6 2.5 Lợi Li-Fi………………………………………………………………….7 Các ứng dụng Li-Fi…………………………………………………………………10 3.1 Cuộc sống với Li-Fi…………………………………………………………… 10 3.2 Các ứng dụng Li-Fi……………………………………………………… 10 Hệ thống Li-Fi thách thức………………………………………………13 4.1 Các hệ thống thực hiện……………………………………………………… 13 4.1.1 PureLiFi…………………………………………………………………………14 4.1.2 UP-VLC………………………………………………………………………… 16 4.2 Lợi lợi ích Li-Fi với truyền thông RF…………………… 18 4.3 So sánh Li-Fi với Wi-Fi………………………………………………………….20 4.4 Các thách thức Li-Fi……………………………………………………… 20 Kết luận…………………………………………………………………………………………… 22 Thuật ngữ viết tắt………………………………………………………………………………23 Tài liệu tham khảo…………………………………………………………………………… 24 Công nghệ Li-Fi Giới thiệu Ngày việc truyền liệu từ nơi đến nơi khác việc làm quan trọng Mạng không dây (Wi-Fi) kết nối đến internet chậm có nhiều thiết bị kết nối Khi mà số lượng thiết bị truy cập internet tăng lên, băng thông bị cố định khiến việc truy cập liệu tốc độ cao kết nối mạng bảo mật ngày khó khăn Ngày nay, thường sử dụng thiết bị điện thoại di động, máy tính để giao tiếp với người khác thông qua hệ thống mạng không dây công nghệ Wi-Fi sử dụng rộng rãi khu vực công cộng nhà, quán cafes, khách sạn hay sân bay kéo theo dung lượng sử dụng ngày tăng theo cấp số nhân hàng năm Vậy nên dung lượng đáp ứng ngày giảm giới hạn tài nguyên tần số vô tuyến RF(Radio Frequency), phải chịu vấn đề nghiêm trọng cho việc Để khắc phục vấn đề tương lai, giáo sư Harald Haas chuyên gia giao tiếp mạng vô tuyến đề xuất giải pháp bật phù hợp vào năm 2011 sử dụng ánh sáng để truyền liệu Ông đưa việc làm bóng đèn điốt phát quang (LED: Light-Emitting Diodes) trang bị công nghệ xử lý tín hiệu truyền video trực tuyến độ phân giải cao đến máy tính ông cho thấy bóng đèn LED oát đủ để cung cấp kết nối cho bốn máy tính Công nghệ gọi Li-Fi (Light-Fidelity) Nó hệ thống truyền thông khôn dây tầm ngắn dựa vào chiếu ánh sáng từ đèn LED sử dụng ánh sáng nhìn thấy sóng mang thay cho tần số sóng mang vô tuyến RF truyền thống Giáo sư Harald Haas đặt thuật ngữ “Light-Fidelity” thành lập công ty cá nhân gọi truyền thông ánh sáng khả kiến (Pure Visible Light Communication) để khai thác công nghệ Ông hình dung tương lai nơi mà liệu cho máy tính điện thoại thông minh truyền qua ánh sáng phòng theo cách bảo mật Trong báo cáo nói tính năng, ứng dụng lợi dự án thực tế thực Và ta thấy công nghệ trở thành công nghệ tương lai 1.Những vấn đề hệ thống truyền thông không dây Những vấn đề nghiêm trọng hệ thống truyền thông gọi “Spectrum Crunch” (hệ thống đề cập đến thiếu hụt tần số vô tuyến đáp ứng số lượng ngày tăng thiết bị), giải pháp đề xuất để giải giải phát sử dụng ánh sáng khả kiến, ta mô tả cách ngắn gọn vệ hệ thống ánh sáng khả kiến VLC (Visible Light Communication) thành phần 1.1 Những vấn đề ? Bất chấp cải tiến liên tục hệ thống không dây : 3G, 4G, etc , cuổng khủng hoảng dự đoán thiếu nguồn tài nguyên tần số vô tuyến, hạn chế băng thông hỗ trợ tăng trưởng nhu cầu liệu tốc độ cao lượng hệ thống truyền thông lớn Hình 1: Nhiều hệ thống truyền thông gây tượng Spectrum Crunch Hình băng thông 300 kHz GHz khoảng gây tượng “Spectrum Crunch” nghẽn băng tần có giảm sử dụng tần số cao để truyền số liệu, giải pháp thực tế phần quang phổ yêu cầu thiết bị phức tạp chi phí cao Vậy làm cách để giải vấn đề này? Thực tế, số lượng lớn công nghệ cung cấp cho giải vấn đề Một số “Cognitive Radio” Nó công nghệ truyền thông không dây với kiến trúc thu phát phát cách thông minh kênh truyền thông sử dụng chuyển vào kênh trống để sử dụng truyền liệu, ví dụ: môt hệ thống quản lý băng tần mà băng tần cấp cho người lúc sử dụng thời điểm cung cấp cho người dũng khác Tuy giải pháp khác sử dụng truyền liệu ánh sáng khả kiến, chiếu sáng sử dụng tần số cao Nói chung công nghệ biết với tên gọi VLC Cũng có nhiều giải pháp công nghệ thông minh hiệu quả, nhiên ta đề cập đến Li-Fi công nghệ dựa VLC 1.2 Visible Light Communication: truyền thông ánh sáng khả kiến 1.2.1 Định nghĩa VLC công nghệ truyền thông quang sử dụng tia ánh sáng khả kiến, tia khoảng 400 THz đến 800 THz sử dụng sóng mang cho việc truyền liệu việc chiếu sáng Nó sử dụng xung ánh sáng tốc độ cao, phát mắt người để truyền liệu Nó bao gồm ánh sáng phổ điện từ để truyền liệu Quy trình chuẩn hóa VLC thực IEEE (802.15) Một tính VLC cung cấp băng thông băng rộng minh họa hình Chúng ta thấy khoảng phổ lớn gấp 10000 lần so với băng thông sử dụng tần số vô tuyến RF Hình 2: Vị trí ánh sáng nhìn thấy tần số RF quang phổ điện từ 1.2.2 Các thành phần Như ta thấy đồ hình đây, VLC hệ thống truyền thông bao gồm phát, thu kênh truyền thông Các thành phần VLC là: Đèn LED độ sáng cao hay nguồn sáng, hoạt động phát Một photodiode silicon có cuộn phát bước sóng khả kiến phản hồi tốt Kênh truyền thông không khí Hình 3: Sơ đồ khối hệ thống VLC Chúng ta thường thêm vài thành phần cần thiết điều khiển kênh điều khiển kênh nhận Điều khiển kênh bao gồm kênh điều khiển đầu để xác định liệu đảm bảo sẵn sàng để truyền kênh nhận bao gồm lọc để chọn băng yêu cầu, khuếch cung cấp tỉ số tín hiệu nhiễu để giải điều chế tín hiệu hình Định nghĩa Li-Fi, nguyên tắc làm việc lợi Trong phần ta nói công nghệ Li-Fi cách chi tiết lịch sử nó, mô tả dự án gọi D-Light Ta giải thích nguyên tắc làm việc cho công nghệ lợi 2.1 Li-Fi gì? Li-Fi công nghệ cho hệ thống truyền thông tầm ngắn, thích hợp cho việc truyền liệu qua LED phát sáng Sử dụng ánh sáng khả kiến, phần quang phổ điện trường chưa sử dụng nhiều Giáo sư Harald Haas, người sáng lập công nghệ Li-Fi, thiết kế công nghệ toàn cầu nói: “Trái tim công nghệ hệ đèn LED phát quang”, hiểu đơn giản đèn LED bật, ta phát “1”, LED tắt ta phát số “0”, chúng chuyển mạch nhanh, đưa hội tuyệt vời cho việc truyền liệu Nó có khả mã hóa liệu ánh sáng việc thay đổi tỉ suất nhấp nháy đèn LED tạo chuỗi bít “0” “1” khác Trong hình ý tưởng việc truyền liệu sử dụng ánh sáng Cường độ đèn LED điều chỉnh nhanh mà mắt người nhìn thấy cảm giác thay đổi (bật tắt), nhiều kỹ thuật tinh vi sử dụng để tăng tốc độ liệu sử dụng dãy đèn LED, đèn LED truyền luồng liệu khác để cung cấp việc truyền liệu song song Một ý tưởng khác mà sử dụng đèn LED hỗn hợp, xanh đỏ để thay đổi tần số mã hóa kênh truyền liệu Hình 4: Truyền liệu thông qua đèn LED 2.2 Lịch sử phát triển Thuật ngữ sử dụng giáo sư Harald Haas từ đại học Edinburgh, Anh Trong báo cáo ông năm 2011 Ý tưởng Li-Fi đánh giá ý tưởng hay năm TED (Technology, Entertainment, Design : hội thảo vệ công nghệ, giải trí, thiết hế toàn cầu) Dự án giải thích ý tưởng D-Light Nó tài trợ khoảng tháng 1/2010 đến tháng 1/2012 viện truyền thông kỹ thuật số giáo sư Haas Dưới tổng quát lịch sử Li-Fi: 2011, Haas đưa công nghệ hội thảo TED tài trợ bắt đầu làm Tháng 10/2011 công ty nhóm công nghiệp thành lập liên minh LiFi, để nâng cao tốc độ hệ thống quang vượt qua hạn chế phổ tần cho phép việc khai thác phần khác phổ quan điện từ 2012, công nghệ VLC trưng bày hiệp hội Li-Fi Tháng 10 năm 2013, nhà sản xuất Trung Quốc làm việc công cụ phát triển Li-Fi Tháng nawmg 2014, công ty Nga Stins Coman công bố việc phát triển mạng Li-Fi địa phương gọi BeamCaster Tiêu chuẩn họ đạt tốc độ truyền liệu 1.25 Gbps 2.3 Dự án D-Light D-Light có nghĩa “dữ liệu thông qua việc phát sáng”, phát minh giáo sư Haas Ông nói phát minh đạt tốc độ truyền dẫn 10Mbps, tốc độ lớn kết nối băng rộng thông thường Ông hình dung tương lai mà liệu cho điện thoại thông minh hay máy tính bảng truyền qua ánh sáng phòng Haas nói phiên dự án bị hạn chế tồn LED việc sử dụng LED nguồn phát dò đồng thời Tuy ông tạo LED tốt cung cấp tốc độ truyền liệu gần Gbps hoạt động nguồn quang miliwatt nâng cao băng thông photodiode nhận Ông nói gửi liệu với khoảng cách 10 mét tốc độ 1.1 Gbps với thấu kính đơn giản, sớm tăng lên 15 Gbps Chuẩn không dây Wi-Fi cho tần số vô tuyến tiệm cận Gbps giây, nên Li-Fi gấp đôi tốc độ Hệ thống D-Light sử dụng ghép kênh theo tần số trực giao (OFDM), cho phép thay đổi cường độ LED tốc độ cao, bóng đèn cần bật cung cấp ánh sáng Tín hiệu thu máy thu đơn giản Ông nói “cần phải để rẻ không khắp nơi được, mà phải tiến tới miễn phí” 2.4 Nguyên tắc làm việc Công nghệ Li-Fi thực sử dụng LED trắng cho việc phát sáng dùng dòng điện liên tục Tuy nhiên, biến thể tại, ánh sáng đầu thay đổi với tốc độ vô cao Nếu LED bật, truyền tắt truyền Những đèn LED thay đổi bật tắt nhanh chóng để truyền liệu, tât nhiên khổng thể nhìn thấy mắt người Vậy cần tất liệu truyền vài LED điều khiển liệu mã hóa vào LED cho việc nhận liệu, cần cảm biến hình ảnh, Photodiode sử dụng cảm nhận, thành phần cho hình Hình 5: Thành phần hệ thông Li-Fi: LED, Photodiode, Image sensor Một liên kết Li-Fi tổng thể mô tả hình Nó bao gồm nguồn sáng, môi trường truyền lan khả kiến (LOS), máy dò ánh sáng Thông tin (nội dung trực tuyến) dạng kỹ thuật số hay tương tự đầu vào cho mạch điện tử điều chế nguồn sáng Nguồn sáng đầu qua hệ thống quang (để điều khiển ánh sáng phát ra, ví dụ đảm bảo máy phát ánh sáng an toàn với mắt) không gian tự Tín hiệu nhận đến thông qua hệ thống quang (như lọc để loại bỏ nhiễu, thấu kính hay hội tụ ánh sáng vào máy dò) tiếp qua photodiode (PD) khuếch đại trước trình chuyển đổi tín hiệu Với hầu hết ứng dụng nhà đèn LED nguồn sáng dễ chịu, tiêu chuẩn an toàn, chi phí lượng thấp Chúng thay đèn sợi đốt nguồn chiếu “Nếu thấy ánh sáng truy cập liệu” Vì tín hiệu không qua tường, khó khăn cho việc nghe trộm tín hiệu LiFi Ta thấy nơi liệu truyền nhiên không cần phải có thêm bảo mật truyền thống ghép đôi thiết bị cho kết nối RF Bluetooth 3.Các ứng dụng Li-Fi Các ứng dụng Li-Fi không giới hạn hứa hẹn cho tương lai truyền thông Ta nói vài ứng dụng 3.1 Cuộc sống với Li-Fi Sự phát triển mạnh mẽ việc sử dụng LED cho việc chiếu sáng cung cấp hội để kết hợp công nghệ Li-Fi vào nhiều môi trường thiết bị chiếu sáng đèn xe hơi, đèn trần, đèn đường phố sử dụng điểm phát giúp ta tiết kiệm chi phí Công nghệ đặc biệt phù hợp với nhiều ứng dụng internet phổ biến, tải phim, game, nhạc vài phút với giúp đỡ Li-Fi Hình cho ta thấy môi trường với công nghệ Li-Fi nơi bòng đèn sử dụng cho truyền thông liệu đến PC, máy tính cá nhân, máy tính bảng, điện thoại tất có photo kết nối thu Hình 9: Môi trường Li-Fi 3.2 Các ứng dụng Li-Fi Do lợi nên Li-Fi có nhiều ứng dụng Dưới vài ứng dụng quang trọng 10 Truyền thông nước Sử dụng tín hiêu RF không thực tế hấp thụ mạnh tín hiệu nước Li-Fi cung cấp giải pháp cho truyền thông tầm ngắn Ví dụ tàu ngầm sử dụng đèn pha liên lạc với nhau, xử lý liệu gửi tín hiệu định kỳ trở lại mặt nước Nó làm việc nước nơi Wi-Fi không khả thi qua mở rộng hoạt động quân liên quan Hình 10: Các hoạt động số thiết bị nước dùng Li-Fi Quản lý giao thông Li-Fi giúp quản lý giao thông cách tốt lượng tai nạn dược giảm Đèn giao thông sử dụng để truyền thông đến xe tham gia giao thông để quản lý lưu lượng giao thông đường Đèn giao thông đóng vai trò người gửi liệu để cung cấp thông tin cho xe tình trạng đường hay tình hình xe khác hình 11 Những xe giao tiếp với khác ngăn chặn tai nạn việc trao đổi thông tin cho Ví dụ đèn giao thông thông báo cho lái xe phương tiện khác gần 11 Hình 11: Truyền thông ánh sáng phương tiện Hàng không Chúng ta phải tắt điện thoại di động để tránh chồng chéo tín hiệu điện thoại với tín hiệu điều khiển sử dụng máy bay Li-Fi sử dụng an toàn không can thiệp vào tần số vô tuyến RF Vì ánh sáng nên sử dụng đèn chỗ ngồi làm điểm phát Ứng dụng đa phương tiện Một tính quan trọng Li-Fi sử dụng bệnh viện sở y tế yêu cầu giảm tín hiệu RF ảnh hưởng đễn thiết bị y tế ví dụ như: phòng mổ, cấp cứu Wi-Fi không phép sử dụng mối quan tâm xạ gây ảnh hưởng đến thiết bị giám sát gây nguy hiểm cho bệnh nhân Hệ thống dẫn đường nhà cho người mù Điều hướng nhà tiện lợi cho cho người đặc biệt cho người mù Ta đề xuất hệ thống dẫn đường cho người khiếm thị hình 12 Đèn LED phát ánh sáng nhìn thấy định vị liệu mô hệ thống hay điện thoại thông minh với nhận ánh sáng nhìn thấy nhận liệu Hệ thống nhúng hay điện thoại tính toán đường dẫn tối ưu đến định nói với người khiếm thị qua tai nghe 12 Hình 12: Hệ thống định vị nhà cho người mù Dùng khu vực nhạy cảm hay môi trường nguy hiểm Li-Fi cung cấp truyền thông an toàn môi trường mỏ hay nhà máy hóa dầu, không gây nhiễu điện từ xuất dùng RF Li-Fi sử dụng lọc hóa dầu nơi tần số gây nguy hiểm Ví dụ, công suất nhà máy nhà máy điện hạt nhân wi-fi loại xạ khác xấu xung quanh nhà máy điện Li-Fi cung cấp kết nối an toàn vô tận cho vị trí nhạy cảm Hơn cho phép ta kiểm soát nhà máy phát triển diện người Quản lý thiên tai Li-Fi sử dụng phương tiện truyền thông mạnh mẽ vào lúc thiên tai trận động đất bão, ví dụ địa điểm ga tàu điện ngầm đường hầm trường hợp khẩn cấp không bị tắc nghẽn Hệ thống Li-Fi thách thức Trong phần ta nói đến dự án dựa Li-Fi, so sánh với công nghệ khác thách thức Li-Fi 4.1 Các hệ thống thực 13 4.1.1 PureLiFi company PureLiFi công ty thành lập vào năm 2012 giáo sư Haas, nhà Li-Fi công nhận đứng đầu lĩnh vực này, việc sử dụng phổ ánh sáng khả kiến thay cho tần số vô tuyến cho phép truyến thông liệu không dây PureLiFi cung cấp truy cập tốc độ cao không dây tăng đáng kể khả an ninh, an toàn mật độ liệu cao Wi-Fi vốn có với thuộc tính loại bỏ xâm nhập mong muốn Hơn hội tụ chiếu sáng dịch vụ liệu tạo làm giảm thiểu đáng kể tính phức tạp sở hạ tầng tiêu thụ lượng Đội ngũ quản lý công ty nói “ Tại pureLiFi, nhắm đến giải vấn đề khai thác tối ưu hội trình bày công nghệ kết hợp đối tác hệ sinh thái Li-Fi chúng tôi” Một vài sản phẩn công ty Li lần thứ Sản phẩm Li lần thứ cung cấp hội cho khách hàng để nhanh chóng phát triển kiểm tra ứng dụng VLC cho hiệu chi phí, giải pháp truyền thông liệu tốc độ cao sử dụng sở hạ tầng LED thương mại Li-1st gồm số thành phần : Desktop unit gắn với máy tính có tác dụng nhận tín hiệu không dây từ phát trần hay đèn LED Với đèn LED kết nối vào mạng internet Hình 13: Sơ đồ khối dự án Li lần 14 Dự án đưa truyền thông chiều (full-duplex) với dung lượng 5Mbps hai đường tải lên tải xuống khoảng mét, đồng thời cung cấp ánh sáng cho không gian bàn làm việc rộng rãi Hệ thống Li-Fi có kỹ thuật gọi lưới liệu (fencing) xác định người nào, vị trí sử dụng loại liệu có nhiều thiết bị phòng Ta bước sang phòng khác mà liệu không bị kết nối miễn phòng có đèn tương tự Li-Fi Các khoảng cách thực hệ thống dựa cường độ nguồn sáng ánh sáng LED Li-1 cung cấp giải pháp nạp chạy đơn giản cho truy cập internet điểm đến điểm với dải đèn LED hoạt động liên tục với lớn 600x600 bảng Trên thực tế Li-1 LED không chủ đạo cung cấp công cụ cho triển khai khai thác dịch vụ chuyển đổi, mô hình kinh doanh công nghiệp chiếu sáng Hệ thống phát hành từ tháng năm 2014 Li-Flame Li-Flame hệ giải pháp không dây tốc độ cao sử dụng VLC Li-Flame mang đến: - Một loạt ứng dụng truyền thông không dây bao gồm Wi-Fi Sự phân phối ánh sáng chi phí hiệu thông qua cở hạ tầng đơn lẻ Môi trường xây dựng linh hoạt loại bỏ cáp thông tin liên lạc truyền thống Li-Flame công khai diễn đàn di động toàn cầu Barcelona từ 2-5 tháng Các sản phẩm cho dự án bao gồm: - - Li-Flame Ceilling Unit (CU) Nó có vài lợi chính, liệu nguồn thông qua công Ethernet chuẩn, cài đặt đơn giản, đa truy nhập kiểm soát bàn giao cho phép chuyển đổi liền mạch điểm truy cập (AP) Li-Flame Desktop Unit (DU) Thiết bị có số lợi xuất sắc, kết nối đến mày khách qua USB, chuyển giao cho phép người dùng di chuyển từ AP sang AP khác mà không làm kết nối tốc độ cao, đầu thu điểu chỉnh người dùng cho việc tối ưu hóa kết nối PureLiFi phát triển Li-Flame vào LiFi-X, hệ trình điều khiển người nhận giới thiệu hội nghị di động toàn cầu 2/2016 Li-Fi X hình 14 cung cấp điểm truy cập kết nối với đèn LED Li-Fi bật cung cấp truyền thông song công với đường truyền tải 40Mbps cho đường lên xuống tính di động đa người dùng điểm truy cập 15 Hình 14: Thiết bị Li-Fi X 4.1.2 Dự án UP-VLC Dự án truyền thông ánh sáng khả kiến song song (UP-VLC) hợp tác nhóm nghiên cứu tổ chức Nó dẫn dắt giáo sư Dawson trường đại học Strathclyde Một vài vài kỹ thuật liên quan thành tích đưa hình 15 Hình 15 : Một vài thành tựu kỹ thuật đạt (a).Bảng kiểm tra chất lượng cao cụm Gallium nitride (b).Biểu đồ mắt lưới 1Gb/s từ đường kính Gaun vi điểm ảnh GaN(đường kính 10 microseconds) (c).Các mảnh lưới bán dẫn hữu linh hoạt cho LED lai (d).Liên kết VLC nhiều kênh (e).Truyền hình thời gian thực VLC tốc độ 124 Mbps Vận hành phòng thí nghiệm Fujitsu Phòng thí nghiệm Fujitsu phát triển từ công nghệ điều chỉnh màu sắc phát từ đèn LED cách để phát mắt thường nhúng liệu vào ánh sáng Ta nói nội dung : thứ tính (Key features) thứ hai bù phản xạ (Reflectance compensation) Tính công nghệ thông thin nhúng cách sử dụng điều chế màu sắc Ta biết đèn LED màu kết hợp đỏ, xan lá, lam (RGB) tạo nhiều màu sắc Bằng cách điều chỉnh cường độ ánh sáng phát màu ba 16 thành phần dọc theo trục thời gian, liệu nhúng ánh sáng Hình 16 cho thấy truyền nhận liệu với điều chế màu sắc Hình 16: Điều chế màu sử dụng để truyền nhận liệu Khi ánh sáng đưa lên bề mặt, vài vật liệu hấp thụ số phản xạ tùy thuộc vào độ phản xạ bề mặt Tín hiệu mã hóa bước sóng RGB tương ứng bị suy yếu phần hấp thụ, công nghệ sử dụng phần hình ảnh chụp máy ảnh để đo độ phản chiếu bù cho phù hợp Tính xác thu thông tin cải thiện, việc gọi đền bù phản xạ hình 17 cho thấy đền bù phản xạ cải thiện độ xác trình mã hóa Hình 17: Bù phản xạ nâng cao độ xác Lucibel Lucibel công ty Pháp thiết kế giải pháp chiếu sáng hệ dựa công nghệ LED, phát triển trình tiếp thị châu Âu Giải pháp Lucibel cho phép triển khai mạng không dây hoàn chỉnh thông qua tốc độ đường truyền hai chiều lên đến 42Mbps Hệ thống LiFi cung cấp kết nối di động tốc độ cao mạng lưới đồng thời hỗ trợ nhiều truy cập chuyển giao Mỗi thiết bị chiếu sáng phục vụ nhiều trạm LiFi Thực chức bàn giao cho phép người sử dụng tự động giữ kết nối ổn định từ đèn sang đèn khác 17 Hình 18: hệ thống chiếu sáng Lucibel USB Ngoài số dự án SLUX, LUCICOM… 4.2 Lợi lợi ích Li-Fi với truyền thông RF Hiện truyền thông ánh sáng khả kiến tăng độ phổ biến truyền thông RF tính năng, lợi ích mà mang lại so với RF Tắc nghẽn RF : phổ RF nguồn tài nguyên tự nhiên quốc gia việc sử dụng quy định để giảm thiểu can thiệp nhiễu sử dụng hiệu Theo dự đoán hãng Cisco dung lượng liệu tăng gấp lần vào năm 2021 so với Điện thoại di động tăng đến 83% lưu lượng vào năm 2021 Nhu cầu liệu không dây tăng liên tục tần số vô tuyến hạn chế phần lớn cấp phép dần bị tắc nghẽn Mặt khác, phổ ánh sáng khả kiến không cần giấy phép phần lớn không sử dụng cho truyền thông Hơn băng thông tiềm ánh sáng lớn nhiều so với RF Việc cho ta lượng phổ tần lớn cho việc truyền liệu qua vùng gần ngắn giảm nghẽn cho tần số RF Với khoảng 12 tỉ bóng đèn chiếu sáng toàn giới băng thông sử dụng lại không cần giấy phép có khả tạo nhiều thiết bị phát Li-Fi điểm truy cập 18 Hình 19: Dự báo Cisco lưu lượng thiết bị di động Sử dụng lại không gian: ánh sáng nhìn thấy không xuyên qua tường hay số vật liệu hướng đến khu vực làm việc mong muốn Li-Fi có khả tái sử dụng cao khu vực liền kề, phòng hay chung cư mà không can thiệp lẫn An ninh: sóng RF qua tường dễ bị nghe trộm Một kẻ xâm nhập hay hacker bên tòa nhà khai thác nghe Mặt khác với ánh sáng nhìn thấy có vùng phủ sóng xác định rõ ràng nhằm tăng cường an ninh phòng, hộ không qua vật cản Nhiễu điện từ: sóng vô tuyến tạo nhiễu điện từ làm giảm hoạt động dụng cụ thiết bị điện máy bay, bệnh viện, đặc biệt nguy hiểm khu vực công nghiệp điện hạt nhân hay dầu khí Sử dụng Li-Fi thay cho sóng vô tuyến an toàn không tạo nhiễu điện từ An toàn: ánh sáng mối nguy hiểm sức khỏe ảnh hưởng đến giấc ngủ Đa đường: tần số ánh sáng nhìn thấy, Li-Fi không bị phai màu truyền nhiều đường hay dịch chuyển Doppler Tính phức tạp: Li-Fi phương tiện giao tiếp không mạch lạc nên nên giao diện dùng thành phần mày phát máy thu tương đối đơn giản rẻ tiền vận hành, không yêu cầu thuật toàn phức tạp để điều khiển Cơ sở hạ tầng có: Li-Fi triển khai sở hạ tầng chiếu sáng việc bổ xung thành phần liên quan tương đối đơn giản chi phí thấp Hiệu lượng: Li-Fi kết hợp với đèn LED chiếu sáng Vì đèn LED hiệu nguồn sáng có khả kiểm soát cao nên giảm tiêu thu lượng công nghệ thân thiện với môi trường 19 Bảng 1: So sánh thông số RF Li-Fi 4.3 So sánh Li-Fi với Wi-Fi Wi-Fi tên phổ biến cho tiêu chuẩn Ethernet không dây 802.11b cho mạng cục đường dây (WLAN) Đây tên công nghệ mạng phổ biến sử dụng sóng vô tuyến để cung cấp kết nôi internet tốc độ cao Công nghệ hoạt động kết nối vật lý người gửi nhận cách sử dụng RF Khi tần số vô tuyến RF cung cấp cho ăng ten môi trường điện từ tạo sau truyền qua không gian Li-Fi thuật ngữ việc sử dụng công nghệ truyền thông ánh sáng nhìn thấy cho mạng không dây tốc độ cao Nó sử dụng tương tự Wi-Fi nhiên thay đài phát sóng vô tuyến thành ánh sáng Lý tưởng cho vùng phủ liệu không dây tòa nhà Li-Fi cung cấp băng thông hiệu bảo mật Wi-Fi đạt tốc độ cao so với Wi-Fi Dưới bảng so sánh Li-Fi Wi-Fi Bảng 2: So sánh Li-Fi Wi-Fi 4.3 Các thách thức Li-Fi Ngoài ưu điểm Li-Fi công nghệ đối mặt với số vấn đề Li-Fi đòi hỏi phải có tầm nhìn (LOS: Light of sight) thiết bị tiếp nhận không thay đổi nhà Một thách thức lớn làm thiết bị nhận truyền liệu ngược trở lại máy phát Vấn đề can thiệp ánh sáng bên ánh sáng mặt trời, bóng đèn bình thường, vật liệu đục đường dẫn gây gián đoạn giao tiếp 20 Một bất lợi khác Li-Fi không hoạt động bóng tối hay ánh sáng không qua vật thể Do người nhận vô tình bị chặn trường hợp tín hiệu sau bị cắt dễ dàng bị chặn vật cản trước nguồn LED Dưới danh sách cụ thể thiếu sót Li-Fi Uplink: Cung cấp đường lên hiệu cho Li-Fi, đường lên ánh sáng nhìn thấy không hiệu thiết bị cầm tay chạy điện thấp coi bất tiện hay khó chịu Băng thông điều chế LED: tốc độ truyền liên kết Li-Fi bị hạn chế băng thông điều chế đèn LED Do trở kháng có LED tín hiệu điều chế tần số cao bị suy giảm mạnh Nếu toàn quang phổ trắng sử dụng băng thông điều chế bị hạn chế đến 2.5 MHz Bộ lọc làm tăng băng thông điều chế lên 20MHz Tốc độ liệu cao băng thông hạn chế đạt cách khai thác tỉ số tín hiệu nhiễu (SNR) với kỹ thuật điều chế bậc cao, sử dụng mảng đèn LED nhỏ hơn, với trở kháng bên nhỏ Sử dụng ghép kênh phân chia theo bước sóng để truyền luồng liệu độc lập LED có màu khác kết hợp với để tạo ánh sáng trắng Cuối sử dụng laze diode Tính di động/vùng phủ/vùng tối: khoảng cách truyền dẫn nguồn sáng nhìn thấy có giới hạn yêu cầu tần nhìm (LOS) có điều kiện SNR tốt để đạt tỉ lệ liệu cao Với vật thể hay người cản trở tần nhìn LOS, lượng quang học bị giảm dẫn đến giảm liệu nghiêm trọng Giao thoa ánh sáng: nguồn ánh sáng tự nhiên khác tạo giao thoa hoạt động nguồn không điều chế Sự giao thoa làm tăng nhiễu nhiễu đủ cao gây bảo hòa thu Bộ lọc sử dụng kỹ thuật làm giảm phần nhiễu Chế độ tắt: ứng dụng Li-Fi dựa ánh sáng đèn LED tốt môi trường nơi đèn bật lên, chẳng hạn khu vực công nghiệp, khu vực y tế Một tốc độ truyền liệu thấp ánh sáng phát đủ thấp để mắt người nhìn nhận bị tắt Việc tích hợp đèn LED hồng ngoại vào đèn chiếu sáng cho phép luồng liệu liên tục đèn bật Tích hợp Backhaul: đèn LED cần kết nối đến internet nhà triển khai chúng Do chi phí thực sở hạ tầng (như ethernet, sợi quang ) cao Cho đèn nối với dòng xoay chiều đường dây điện, lựa chọn tự nhiên cho công nghệ Backhaul truyền thông điện tử Mặc dù chi phí triển khai cáp giảm nhẹ trường hợp việc sử dụng truyền thông điện tử phải chịu chi phí đầu vào việc sử dụng modem ethernet modem LiFi Thương mại hóa: có thách thức kinh doanh định cho việc áp dụng rộng rãi Li-Fi thị trường người tiêu dùng Ví dụ để tích hợp đường xuống, 21 hai ngành khác phải làm việc Một nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng cần sửa đổi thiết bị họ thích hợp vào thiết kế cố định Mặt khác nhà sản xuất thiết bị di động cần phải cài đặt phải máy thu photodiode tốc độ cao thiết bị họ Từ quan điểm nhà sản xuất thiết bị chiếu sáng, tuổi thọ đèn ban đầu tạo doanh thu việc bán đèn LED sau dẫn đến bão hòa Việc tích hợp phần cứng vào thiết bị khiến tăng chi phí đáng kể cho thiết bị di động Kết luận Khả Li-Fi nhiều khám phá thêm Li-Fi thu hút nhiều quan tâm thay hiệu cho công nghệ vô tuyến sử dụng tần số RF Cơ hội để thay Wi-Fi mà dân số, thiết bị ngày tăng khiến việc sử dụng internet ngày khó khăn tắc nghẽn Trong tương lai thiết bị máy tính, điện thoại sử dụng truyền qua ánh sáng nhìn thấy phòng sử dụng Li-Fi Các nghiên cứu phát triển loại đèn LED có kích thước micro bật tắt khoảng 1000 lần so với LED Khi công nghệ vào thực tế bóng đèn sử dụng điểm truy cập mạng Li-Fi mang lại môi trường xanh, an toàn hơn, giải toán thiếu số Mở tảng công nghệ sống người 22 Thuật ngữ viết tắt RF Radio Frequency tần số vô tuyến LED Light-Emitting Diodes Li-Fi Light Fidelity công nghệ truyền thông ánh sáng nhìn thấy LOS Light of Sight vùng khả kiến VLC Visible Light Communication truyền thông ánh sáng khả kiến đèn điốt phát quang WLAN Wireless Local Area Network mạng cục không dây 23 Tài liệu tham khảo [1] (2015, jan) Enhanced data transmission protocol for visible light communications [Online] http://www.research-innovation.ed.ac.uk/Opportunities/enhanced-datatransmission-for-Li-Ficommunications.aspx [2] (2011, Jul) TED [Online] http://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb [3] (2010) Techtarget search networking [Online] http://searchnetworking.techtarget.com/definition/cognitive-radio [4] Prerna Chauhan, Ritika Tripathi Jyoti Rani, "Li-Fi (Light Fidelity)-The future technology In Wireless communication," International Journal of Applied Engineering Research, Nov 2012 [5] M Mutthamma, "A survey on Transmission of data through illumination - Li-Fi," International Journal of Research in Computer and, Dec 2013 [6] (2015) wikipedia [Online].http://en.wikipedia.org/wiki/Visible_light_communication [7] Kajal, Ashish Saini Kanchan Gupta, "Lifi- Light Fidelity Technology- A Review," International Journal of Emerging Research in Management &Technology, vol 3, no 10, Oct 2014 [8] Sylvester C.S Lo, "Visible Light Communications," The Hong King University of Science and Technology, 2014 [9] Teleinfo (2012, Jan) [Online] http://teleinfobd.blogspot.in/2012/01/what-is-lifi [10] (2013, Feb) Seminar projects [Online] http://seminarprojects.com/Thread-li-filight-fidelity-the-futuretechnology-in-wireless-communication 24 ... bảo mật Trong báo cáo nói tính năng, ứng dụng lợi dự án thực tế thực Và ta thấy công nghệ trở thành công nghệ tương lai 1.Những vấn đề hệ thống truyền thông không dây Những vấn đề nghiêm trọng hệ... chiếu sáng sử dụng tần số cao Nói chung công nghệ biết với tên gọi VLC Cũng có nhiều giải pháp công nghệ thông minh hiệu quả, nhiên ta đề cập đến Li-Fi công nghệ dựa VLC 1.2 Visible Light Communication:... việc lợi Trong phần ta nói công nghệ Li-Fi cách chi tiết lịch sử nó, mô tả dự án gọi D-Light Ta giải thích nguyên tắc làm việc cho công nghệ lợi 2.1 Li-Fi gì? Li-Fi công nghệ cho hệ thống truyền