Trang chủTin hotThực trạng kết nối internet bằng ánh sáng Li-Fi

Thực trạng kết nối internet bằng ánh sáng Li-Fi

Trong bài báo “Giải pháp đột phá mới trong công nghệ truyền thông không dây bằng ánh sáng Li-Fi (Light Fidelity)” trên tạp chí này năm 2018 chúng tôi đã giới thiệu khá chi tiết nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm và những ứng dụng của Li-Fi. Đã 10 năm trôi qua, công nghệ Li-Fi không ngừng được hoàn thiện và thêm nhiều ứng dụng. Trong bài báo này chúng tôi sẽ cập nhật thực trạng và những kết quả mới trong việc triển khai công nghệ Li-Fi.

alt

CƠ SỞ CÔNG NGHỆ TRUYỀN THÔNG INTERNET BẰNG ÁNH SÁNG Li-Fi

Ta điều biết mạng thông tin di động toàn cầu Internet đã trải qua các thế hệ từ 2G, 3G đến 4G phổ biến hiện nay đến mạng 5G đang được triển khai. Các mạng này đều sử dụng việc kết nối bằng sóng điện từ. Việc chuyển đổi các thế hệ mạng truyền thông thực chất là tăng tần số tín hiệu từ MHz sang GHz làm tăng tốc độ và giảm thời gian kết nối. Một câu hỏi đặt ra là có thể thay thế sóng điện từ trong kết nối mạng thông tin di động đang sử dụng hiện nay bằng ánh sáng được không?. Vì ánh sáng cũng có bản chất là sóng điện từ có tần số cực cao từ 400 THz đến 780 THz (Tera = 1012), do đó thời gian kết nối Internet bằng công nghệ Li-Fi sẽ ngắn hơn kết nối bằng công nghệ Wi-Fi nhiều lần, độ tin cậy kết nối cũng cao hơn.

alt

Hình 1: Harald Haas giới thiệu Li-Fi

Năm 2011, giáo sư người Đức Harald Haas làm việc tại trường đại học Edinburgh (Scotland) đã trình bày công nghệ Li-Fi đầu tiên tại một cuộc hội thảo (hình 1) với sơ đồ hệ thống cho trên hình 2.

alt

Hình 2: Sơ đồ nguyên lý công nghệ Li-Fi

Phía đầu vào máy tính thông qua server truyền tín hiệu Internet đến bộ mã hóa quang (streaming content) tới đầu driver cuả đèn LED. Ánh sáng đèn LED được mã hóa nhị phân với mức 1 là đèn bật và 0 là đèn tắt. Ta biết chu kỳ bật/tắt đèn LED gần như vô hạn, cỡ nano giây mà mắt thường không nhận biết được. Tỉ lệ nhấp nháy của ánh sáng tùy thuộc vào dữ liệu mà chúng ta muốn mã hóa. Tại phía đầu thu, ánh sáng LED mã hóa được bộ giải mã gồm Photodectector tiếp theo là bộ khuếch đại và xử lý (Amplification & Processing) biến đổi tín hiệu ánh sáng thành tín hiệu đầu vào PC hay smarphone.

CÁC TÍNH NĂNG CỦA Li-Fi

Các tính năng cơ bản của một hệ thống truyền thông di động băng Li-Fi cụ thể là:

Tốc độ: Nhờ truyền dẫn dữ liệu bằng ánh sáng màLi-Fi đã đạt tới tốc độ trên 100 Gbps, có thể điều khiển thời gian thực cho hệ thống IoT.

Bảo mật: Do tín hiệu Li-Fi là ánh sáng nhìn thấy nên 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 hacker tấn công từ xa. Giải pháp này rất phù hợp cho các hoạt động liên quan đến bí mật 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 nguồn thêm không đáng kể.

An toàn sinh học, tác động môi trường: So với sòng radio, sóng ánh sáng nhìn thấy nói chung vô hại đối với con người. Li-Fi là giải pháp thay thế cho sóng điện từ trong các môi trường nhạy cảm như bệnh viện, trung tâm y tế, trường học, một số cơ sở công nghiệp, buồng phản ứng hạt nhân,…

Mật độ dữ liệu: Mỗi 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 một khu vực, Li-Fi có thể cung cấp 10, 100 hoặc 1000 lần lớn hơnWi-Fi. Mật độ dữ liệu Wi-Fi chỉ khoảng 1 Mbps cho mỗi mét vuông trong khi đó với Li-Fi có thể đạt tới nhiều Gbps trên một mét vuông,

Bảng so sánh giữa công nghệ 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 Truyền dữ liệu bằng ánh sáng Truyền dữ liệu bằng sóng radio
3 Băng thông Rộng do quang phổ ánh sáng nhind thấylớn hơn 10.000 lần so với phổ sóng radio Thấp hơn rất nhiều so với băng thông của Li-Fi
4 Giá thành truyền dẫn Rẻ hơn so với Wi-Fi do miễn phí băng thông, tuy nhiên phần cứng của một kit Li-Fi hiện còn cao. Đắt hơn do sử dụng sóng radio để truyền tin. Thiết bị phần cứng rẻ hơn
5 Kết nối Điểm-điểm Điểm điểm
6 Tần số 1000 THz 2,4 GHz (5G)
7 Tính bảo mật Cao hơn do không sử dụng sóng radio Sử dụng sóng radio dễ bị tin tặc
8 Khả năng sử dụng Trong các môi trường đặc biệt không cho phép truyền sóng điện từ như trên máy bay, trong phòng mổ, dưới nước, trong hầm lò… Linh hoạt

Hình ảnh minh họa cho hệ thống này được cho trên hình 3.

MỘT SỐ ỨNG DỤNG MỚI CỦA CÔNG NGHỆ Li-Fi

Trong 10 năm gần đây công nghệ Li – Fi đã đạt được kết quả đáng kể trong việc giảm giá thành phần cứng mà mấu chốt là giá thành chế tạo các bộ mã hóa tín hiệu internet-quang và bộ giải mã tín hiệu quang-internet. Hiện nay giá phần cứng hệ thống Li-Fi vẫn còn đắt hơn giá hệ thống Wi-Fi. Một bộ kit gồm đèn LED mã hóa tín hiệu internet-quang và đầu thu quang-tín hiệu internet đã được Luxecom thương mại hóa với giá 1.600 Ơ rô. Hệ thống đảm bảo kết nối Internet bằng ánh sáng cho một phòng làm việc gồm nhiều máy PC có diện tích 20 mét vuông. Hình ảnh minh họa cho hệ thống này được cho trên hình 3.

alt

Hình 3. Hệ thống Li-Fi triển khai trong thực tế

Hệ thống Li-Fi cho phép hành khách đi máy bay sử dụng thiết bị điện tử cá nhân. Các chuyến bay kéo dài nhiều giờ nhưng vì lý do an toàn không cho phép hành khách sử dụng máy PC hay smartphone làm ảnh hưởng tới hệ thống điện tử điều khiển máy bay. Tháng 9/2019 Air France đã thử nghiệm thành công hệ thống kết nối Li-Fi trên máy bay tại Salon Hàng không dân dụng tại sân bay Bourget Paris (hình 4). Hệ thông gồm đèn LED mã hóa tín hiệu internet và gửi tín hiệu ánh sáng LED đến từng đầu thu tín hiệu quang đặt trên ghế ngồi của hành khách. Hành khách có thể dễ dàng kết nối cổng này vào smartphone hay máy PC của mình. Hệ thống này giảm 60% trọng lượng cáp truyền dẫn so với công nghệ Wi-Fi.

Hệ thống Li-Fi cho phép theo dõi từ xa ca mổ tại bệnh viện. Trong các ca mổ có sử dụng nhiều robot và các thiết bị điện tử y tế không cho phép truyền tín hiệu internet gây ảnh hưởng đến hoạt động của thiết bị điện tử y tế. Nhờ Li-Fi truyền dẫn tín hiệu bằng ánh sáng không làm ảnh hưởng tới hoạt động của thiết bị y tế có thể giám sát, tư vẫn ca mổ từ xa (hình 5). Các bác sỹ ở bệnh Stell à Rueil-Malmaison Pháp sử dụng Li-Fi để tư vấn trực tuyến dữ liệu cá nhân của bệnh nhân cho ca mổ mà không làm ảnh hưởng đến hoạt động của các máy điện tử y tế. Hệ thống này có giá 100 Ơ rô cho mỗi mét vuông phòng mổ.

Hệ thống Li-Fi cho nhân hàng. Hệ thống này cho phép quyền truy cập trực tuyến dữ liệu ngân hàng cho một số người có thẩm quyền. Để đảm bảo bí mật Ngân hàng Crédit Mutuel Arkea de Lacanau ở Gironde nước Pháp đã lắp đặt hệ thống Li-Fi chỉ cho phép một vài nhân vật có trách nhiệm có quyền truy cập.

alt

Hình 4. Hệ thống Li-Fi trên máy bay

alt

Hình 5. Hệ thống LI-FI cho phòng mổ

TĐHNN số tháng 3/2020

Theo dõi fanpage chúng tôi

BÌNH LUẬN

Vui lòng nhập bình luận của bạn
Vui lòng nhập tên của bạn ở đây

Bài viết cùng chủ đề

Thủ tướng ủng hộ đề xuất nghiên cứu, sản xuất chip trong nước của Viettel

Trong bối cảnh thiếu chip trầm trọng trên toàn cầu, tại buổi làm việc với Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính sáng 16/8, Tập đoàn Công nghiệp Viễn thông Quân đội (Viettel) đã đề cập đến việc sản xuất chip tại Việt Nam để phục vụ nhu cầu nội địa và xuất khẩu.

Xuất hiện biến chủng lây nhanh BA.2.75, Bộ Y tế đề nghị đánh giá đúng cấp độ dịch

Cục Y tế dự phòng Bộ Y tế cho biết sau các biến chủng BA.4, BA.5, BA.2.12.1, biến chủng BA.2.75 đã làm cho số ca Covid-19 có chiều hướng gia tăng ở Việt Nam những ngày gần đây, trung bình khoảng 2.000 ca mỗi ngày.

Chuyển đổi số trong toàn ngành Giáo dục: một trong những nhiệm vụ trọng tâm cho năm học mới

Tại hội nghị tổng kết năm học 2021 - 2022, triển khai nhiệm vụ năm học 2022 - 2023 được tổ chức ngày 12/8 vừa qua, Phó Thủ tướng Vũ Đức Đam đã chỉ đạo Bộ GD&ĐT tập trung thực hiện nhiều nhiệm vụ cho năm học 2022-2023.

12 nhiệm vụ, giải pháp về An toàn, An ninh mạng quốc gia

Quyết định số 964/QĐ-TTg vừa được Phó Thủ tướng Chính phủ Vũ Đức Đam kí ngày ngày 10/8/2022 phê duyệt Chiến lược An toàn, An ninh mạng quốc gia, chủ động ứng phó với các thách thức từ không gian mạng đến năm 2025, tầm nhìn 2030.

Doanh nghiệp chủ động thích ứng, phục hồi khởi sắc

Tại Hội nghị toàn quốc giữa Thủ tướng Chính phủ với các doanh nghiệp, Bộ trưởng Bộ KH&ĐT cho biết, nhờ việc kiểm soát dịch bệnh, giữ vững ổn định kinh tế vĩ mô cùng với sự nỗ lực vượt qua khó khăn, tinh thần đổi mới, chủ động thích ứng của cộng đồng doanh nghiệp, khu vực doanh nghiệp thời gian qua có nhiều tín hiệu phục hồi khởi sắc.

Bài viết nổi bật

Khai trương Học viện Giáo dục STEAM Việt Nam tại TP.HCM

Xây dựng mô hình đa thương hiệu, đa giáo trình đến từ các nước phát triển trên thế giới như: Language Link, Robotis, Global Art, Vietskills… là những phương pháp giáo dục sớm và tiên tiến cho thế hệ tương lai một cách hiệu quả được Học viện Giáo dục STEAM Việt N ấp ủ và mong muốn mang đến cho các bé phát triển toàn diện các kỹ năng tốt nhất.

Thủ tướng ủng hộ đề xuất nghiên cứu, sản xuất chip trong nước của Viettel

Trong bối cảnh thiếu chip trầm trọng trên toàn cầu, tại buổi làm việc với Thủ tướng Chính phủ Phạm Minh Chính sáng 16/8, Tập đoàn Công nghiệp Viễn thông Quân đội (Viettel) đã đề cập đến việc sản xuất chip tại Việt Nam để phục vụ nhu cầu nội địa và xuất khẩu.

Sản xuất ô tô điện bền vững có thể không cần sử dụng nam châm làm từ đất hiếm

Nam sinh 17 tuổi chế tạo động cơ khác cho ngành công nghiệp ô tô điện đã chỉ ra rằng hầu hết các động cơ ôtô điện đều yêu cầu nam châm làm từ các nguyên tố đất hiếm, có thể tốn kém cả về tài chính và môi trường để chiết xuất.