Φωτεινή ακτινοβολία για την σύνδεση κινητών στα δίκτυα

Μια ολότελα επαναστατική τεχνολογία παρουσιάζεται στο «Mobile World Congress» για την σύνδεση των έξυπνων κινητών τηλεφώνων με το διαδίκτυο μέσω του φωτός που εκπέμπουν οι φωτοδίοδοι ή οι λαμπτήρες LED επιτυγχάνοντας έτσι ταχύτητα κατά 100 φορές υψηλότερη συγκριτικά με το Wi- Fi που χρησιμοποιείται παντού. Αν και ακόμη βρίσκεται σε πρώιμο στάδιο τίποτε δεν αποκλείει την γενικευμένη χρήση της.

Η νέα τεχνική θα χρησιμοποιεί ως φορέα επικοινωνίας την οπτική ακτινοβολία, δηλαδή το φως και όχι τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα χαμηλής συχνότητας, παραμερίζοντας έτσι το Wi-Fi που ήδη εμφανίζει σημάδια κορεσμού εξ αιτίας της σύνδεσης πολλών συσκευών. Εκτιμήσεις θέλουν στο μέλλον ο κορεσμός να γίνει εμφανής με την καταιγιστική αύξηση των συσκευών poy θα συνδεθούν μέσω του «ίντερνετ των πραγμάτων».

Η νέα τεχνολογία ονομάζεται Li-Fi (Light Fidelity) και θα βασίζεται αποκλειστικά στο φως που εκπέμπουν οι κάθε κατηγορίας λαμπτήρες τεχνολογίας LED, φωτοδίοδοι LED κλπ., και αποτελούν μια ολόκληρη ομάδα νέων προϊόντων από τους συμβατικούς για τον φωτισμό έως και τις μικροσκοπικές μονάδες για ηλεκτρονική χρήση.

Η εξέλιξη που προβλέπεται να σημειωθεί θα είναι τόσο εκτεταμένη ώστε ενδέχεται να χρησιμοποιεί ακόμη και το κοινό ηλεκτρικό δίκτυο στο οποίο είναι συνδεδεμένοι οι λαμπτήρες LED. Αν οι επιστήμονες καταφέρουν να μεταφέρουν ταυτόχρονα μαζί με το ηλεκτρικό ρεύμα και δεδομένα από το ίντερεντ ή το τοπικό δίκτυο τότε οι λαμπτήρες θα είναι και αυτόνομοι πομποδέκτες ανά χώρο ή δωμάτιο.

Εργαστηριακές έρευνες

Όσο και αν η καθιερωμένη τεχνολογία ασύρματης σύνδεσης Wi-Fi λειτουργεί σήμερα ικανοποιητικά ο καταιγιστικός ρυθμός αύξησης των συσκευών που συνδέονται στα τοπικά δίκτυα και μέσω αυτών στο ίντερνετ αναγκαστικά οδηγεί τους ερευνητές στην αναζήτηση άλλων μεθόδων προκειμένου να αποφύγουν το ενδεχόμενο τηλεπικοινωνιακού κορεσμού.

Όπως αναφέρεται σε πειράματα με την νέα τεχνολογία της οπτικής επικοινωνίας οι ερευνητές πέτυχαν ταχύτητα 200Gbps που θεωρείται ικανοποιητική για το «κατέβασμα» 23 DVD σε ένα μόνον δευτερόλεπτο! Η ανακοίνωση έγινε από την start up εταιρία Oledcomm που φαίνεται να προηγείται στη νέα τεχνολογία. Ομως σταδιακά και άλλες δείχνουν ενδιαφέρον για το ενδεχόμενο εμπορικής χρήσης.

Ήδη έχουν γίνει εκτεταμένες δοκιμές στο εργαστηριακό πεδίο ενώ στην συνέχεια η νέα τεχνολογία χρησιμοποιήθηκε δοκιμαστικά σε δημόσιους χώρους, μουσεία κλπ. Για παράδειγμα επισκέπτης του θα λαμβάνει από την κοντεινότερη φωτεινή πηγή-LED πληροφορίες στο κινητό σχετικά με το έκθεμα που βλέπει.

Σύμφωνα με τις τρέχουσες εκτιμήσεις το 2020 αναμένεται να είναι διασυνδεδεμένες στο παγκόσμιο δίκτυο ίσως και 25 δισεκατομμύρια συσκευές, αισθητήρες κλπ., που όπως εκτιμάται με τα διαθέσιμα δεδομένα θα προκαλέσουν απαιτήσεις για πολυ πιο εκτεταμένες τηλεπικοινωνιακές υποδομές.

Είναι ενδεικτικό είναι ότι τρία χρόνια πριν Βρετανοί ερευνητές είχαν πετύχει με λαμπτήρες τεχνολογίας LED να μεταδώσουν δεδομένα με ταχύτητες 10 Gigabits ανά δευτερόλεπτο που αντιστοιχεί σε δέκα φορές ταχύτερη μετάδοση συγκριτικά με τα ευρυζωνικά δίκτυα υψηλής ταχύτητας.

Ερευνητές χρησιμοποιώντας μικροσκοπικές μονάδες LED πέτυχαν να εκπέμψουν σε ταχύτητες 3,5 Gbps για κάθε μια από τις τρεις βασικές ακτινοβολίες χρώματος κόκκινου, μπλε και πράσινου. Κάθε μια από τις ακτινοβολίες αποτελεί αυτόνομο δίαυλο επικοινωνίας επομένως το LED του πειράματος μετέδιδε ταυτόχρονα τρεις διαφορετικούς διαύλους με προφανή πλεονεκτήματα για την διακίνηση μεγάλου όγκου πληροφοριών.

Την ίδια περίοδο Κινέζοι επιστήμονες κατασκεύασαν εξάρτημα LED σε μορφή μικροτσίπ το οποίο μπορούσε να πετύχει ταχύτητες μετάδοσης έως 150 megabits ανα δευτερόλεπτο. Παρόμοια ήταν και η επιτυχία Γερμανών ειδικών οι οποίοι το 2012 ανακοίνωναν την επιτυχία εργαστηριακού πειράματος με ταχύτητα μετάδοσης 1 Gbps.

Οπτικές ασύρματες επικοινωνίες στη θέση του Wi-Fi

Όμως συγκριτικά με τα ηλεκτρομαγνητικά κύματα που διαδίδονται με ευκολία σχεδόν παντού και διαπερνούν με σχετική ευκολία τους τοίχους η οπτική ακτινοβολία προαπαιτεί απευθείας σύνδεση πομποδέκτη και συσκευής, δηλαδή είναι αναγκαίο να την «βλέπει» σε ευθεία γραμμή.

Σε αντίθεση με την ασύρματη οπτική επικοινωνία ένα μόντεμ με Wi-Fi εγκατεστημένο σε διαμέρισμα καλύπτει επαρκώς τους χώρους του συνήθως από ένα σημείο και υπό προϋποθέσεις ακτινοβολεί στους γειτονικούς ορόφους και στα πέριξ κτίρια οπότε αυξάνει και την όρεξη στους επίδοξους χάκερς που εύκολα σπάνε τον κωδικό-κλειδί.

Δεν είναι οι λίγες οι περιπτώσεις που γείτονες με γνώσεις στο «χακάρισμα» χρησιμοποιούν ανεξέλεγκτα το δικό μας Wi-Fi για διάπλευση στο διαδίκτυο. Και αν σκεφθείτε ότι μπορεί κάποιος να μπαίνει σε σελίδες παιδοφιλικού περιεχόμενου μέσα απο την δική σας σύνδεση αρκεί για να πανικοβληθείτε...

Από την άλλη πλευρά η προτεινόμενη τεχνολογία επικοινωνίας με φωτεινά σήματα περιορίζει την εμβέλεια του δικτύου μέσα στο δωμάτιο επομένως απαιτούνται πολλοί «φωτεινοί» αναμεταδότες, ή και λαμπτήρες LED, ώστε να καλυφθεί πλήρως το σπίτι.

Το πλεονέκτημα που θα έχει η συγκέντρωση «φωτεινών σημείων» στην οροφή και τους τοίχους είναι ότι κάθε ένα από αυτά μπορεί να αναμεταδίδει πληροφορίες αποκλειστικά για κάθε ένα από τους χρήστες στο σπίτι. Αυτό δεν είναι κατ΄ ανάγκην κακό επειδή σε ειδικές εφαρμογές, όπως ο περίπλοκος και ευαίσθητος εξοπλισμός ιατρικών μηχανημάτων στα νοσοκομεία, ο οποίος ουσιαστικά δεν θα είναι εκτεθειμένος σε τοπική ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία.

Λαμπτήρες και φωτοδίοδοι LED

Οι λαμπτήρες LED αντικατέστησαν τους παλαιότερους πυρακτώσεως και σε σημαντικό βαθμό του φθορισμού. Καταναλώνουν τυπικά το 1/10 του ρεύματος συγκριτικά με τους κλασσικούς (βολφραμίου) και έχουν χρόνο ζωής περί τις 30 φόρες περισσότερο. Λόγω του τρόπου λειτουργίας τους «αναβοσβήνουν» χιλιάδες φόρες το δευτερόλεπτο χωρίς φυσικά να γίνεται αντιληπτό από το ανθρώπινο μάτι.

Αυτήν ακριβώς την ιδιότητα του θέλησαν να αξιοποιήσουν οι ερευνητές. Αναβοσβήνοντας σε τόσο υψηλή συχνότητα είναι ουσιαστικά ένας «ψηφιακός διακόπτης» που εκτός από τον φωτισμό μπορεί να μεταδώσει μεγάλο όγκο δεδομένων στην γλώσσα των υπολογιστών-δηλαδή μηδέν και ένα.

Επειδή οι απλοί λαμπτήρες LED αποτελούν την καταναλωτική εκδοχή των μικροσκοπικών εξαρτημάτων (φωτοδιόδων) που χρησιμοποιούνται σε ηλεκτρονικές εφαρμογές και τεχνικές μπορούν να αποτελέσουν μια πρώτης τάξεως μονάδα για την αναδυόμενη τεχνολογία διασύνδεσης κινητών, υπολογιστών και μελλοντικά κάθε κατηγορίας ηλεκτρονική και ηλεκτρική συσκευή.

Οπτικές επικοινωνίες

Οι οπτικές επικοινωνίες είναι μια σχετικά παλαιά τεχνολογία που αξιοποιείται στα ενσύρματα δίκτυα με οπτικές ίνες και όχι συμβατικά καλώδια συγκροτώντας έτσι μεγάλα τηλεπικοινωνιακά δίκτυα που πςεριβάλλουν το μεγαλύτερο μέρος του πλανήτη.

Από την φύση τους οι οπτικές ίνες επιτρέπουν την διέλευση φωτεινής ακτινοβολίας η οποία λόγω της πολύ υψηλής συχνότητας της και με την κατάλληλη διαμόρφωση, επιτρέπει την διακίνηση μεγάλου όγκου πληροφοριών.

Έτσι μέσα από μια ίνα είναι δυνατόν να μεταδίδονται ταυτόχρονα τηλεοπτικά κανάλια, ραδιοφωνικές εκπομπές και τηλεφωνικές επικοινωνίες χωρίς προβλήματα αλληλεπιδράσεων μεταξύ τους.

Οι οπτικές ίνες είναι πλέον φθηνές γι αυτό και έχουν καθιερωθεί παντού ακόμη και στα ηλεκτρονικά καταναλωτικά αγαθά για την διασύνδεση στερεοφωνικών συσκευών (ραδιοενισχυτές αναπαραγωγής κινηματογραφικού ήχου, DVD & CD players, μετατροπείς ψηφιακού ήχου σε αναλογικό- DACs, κάρτες ήχου κλπ).