Nejprve zkusme malý experiment. Vezměte svítilnu anebo zapněte světlo na mobilu. Třikrát ho nechte svítit krátce, třikrát dlouze a opět třikrát krátce. Tím jste vyslali signál „. . . / - - - / . . .“. V Morseově abecedě to znamená SOS. Kdokoliv blikání uvidí (a zná morseovku), stane se příjemcem, který k vám může vyslat záchranáře. Právě jste přenesli data světlem, gratulujeme! Něco podobného slibuje Li-fi – extrémně rychlý přenos dat v oblasti viditelného světla.
Blikání internetu
Začít okamžitě streamovat film ve full HD rozlišení? Získat hru během zlomku sekundy? Být neustále informován o událostech okolo? Li-fi toho umí hodně. Stačí jednoduchá LED. Podobně jako jste vyslali SOS příjemci bliká LEDka směrem k přijímači, třeba mobilu nebo počítači. Délka světelných impulzů v sobě nese data. Tímto způsobem zvládne přenést (podle teoretických výpočtů) desítky až stovky Gb za sekundu. Pro srovnání, rychlostní strop současné Wi-fi, tedy běžného bezdrátového spojení v domácnostech nebo ve škole, je kolem 1 Gb (1 000 MB) za sekundu, ale v praxi mnohem méně, v oblasti desítek Mb za sekundu.
Oko to nestihne
Určitě jste před spuštěním různých aplikací četli upozornění, že někteří lidé mohou ze svižných změn obrazu trpět nevolností nebo dokonce epileptickými záchvaty. V případě Li-fi nic takového nehrozí. Blikání je tak rychlé, že ho lidské oko nedokáže rozlišit a vnímá jej stále stejně – jako proud světla. Ve skutečnosti ale blikne až 100 milionkrát za sekundu. Speciálně zkonstruované přijímače (detektory) zběsilé blikání přeloží do jedniček a nul, z nichž vyčtou potřebné informace. Třeba nový díl Rychle a zběsile.
Zázračná dioda
K vysílání dat světlem je zapotřebí LED opatřená speciálním čipem, který ovládá její blikání. LED dokáže osvětlit celou místnost a zároveň měnit intenzitu vyzařovaného světla rychleji než klasická žárovka a to ji společně s energetickou úsporností dělá jasným favoritem. Dokud je ve hře jedna jediná dioda, není to zase žádná velká světelná show. LED světla jsou ale složené z mnoha diod, které mohou vyzařovat různé barvy světla – například spojením červené, zelené a modré diody dostanete bílé světlo. Když spojíte diody do jednoho takového hroznu nebo řady a začnete skrz všechny posílat data, máte najednou neuvěřitelně výkonný vysílač v každém osvětlení (včetně LED pásků, co se umisťují nad kuchyňské linky nebo do chodeb jako navigační pruhy).
Město LED andělů
A o tom to celé je. Když se rozhlédne kolem sebe, uvidíte LED všude. Nejenže se používají na běžné elektronice, třeba pro indikaci stavu baterie, začínají také nahrazovat osvětlení v místnostech, školách, i ve velkých provozech nebo dokonce v celých městech. V americkém Los Angeles vyměnili klasické sodíkové osvětlení ulic z 80 % procent za LED světla. V každém je maximálně 20 diod. Město tak potlačilo světelné znečištění, ulevilo namáhané elektrické síti (zbylou elektřinu používá pro nabíjení aut) a ušetřilo na ročních nákladech přibližně 23 milionů korun. Navíc pomocí tvarování svícení téměř vymizely místa s rozdílnými stíny na chodnících. Nepotřebujete ani moc bujnou fantazii, abyste domysleli, jak výhodné je to pro Li-fi.
Datová světla
Auta už nyní používají ve svých světlech LED diody nebo LASERové diody (například BMW) a v blízké budoucnosti auta vybavené přijímačem Li-fi budou od lamp nebo semaforů dostávat kontinuální tok informací o dopravní situaci ve městě. Přizpůsobí svoji jízdu provozu a vedle toho budou schopná přes světlo streamovat rozhlasové a televizní přenosy. Nekončí to ale u lamp. Už v současnosti automobilky Toyota a Honda připravují Li-fi systémy, které by z rozsvícených světlometů vyblikávaly technickou specifikaci auta a zpětně by četly, jaké vozy jedou kolem nich. Slibně vypadá příjem třeba informací o brzdném systému auta před a za vámi, protože tomu se pak přizpůsobí přibržďování vašeho vozu, a tím se sníží počet dopravních nehod. Dnešní světla aut umožňují i tvarování optických svazků tak, abyste neoslňovali řidiče v protisměru, či chodce na vozovce.
Ve světelné továrně
Využívání Li-fi je zajímavé i pro velké provozy, jako jsou třeba výrobní haly továren s velkým množstvím programovatelných robotických ramen. Do těch se dnes informace posílají kabely, takže taková výrobní hala je už v podstatě překabelovaná. Ve chvíli, kdy by je nahradilo centrální datové osvětlení, nebyly by zapotřebí v takovém množství. Stejným způsobem optimalizuje Li-fi fungování nemocnic, ve kterých přenosová rychlost a dostupnost dat bývají klíčové pro lidský život. Kvůli rozšíření LED zvládne Li-fi lokalizaci s přesností 3 centimetrů, třeba pojízdného lůžka s pacientem. Hodit se to může i pro lokalizaci zboží v obchodě, kam se méně přesný GPS signál ani nedostane.
Mobil a Mickey Mouse
Jasným vítězem v Li-fi komunikaci pak budou telefony, tablety, počítače nebo televize a další elektronika, klidně lednice nebo chytrý květináč. Stačí mít zařízení osazené Li-fi přijímačem a být v dosahu datové LEDky.
Velkou pozornost možnostem Li-fi věnuje i společnost Disney. Už nyní má vytvořeno řešení pro dálkově ovládané hračky, které diodami komunikují s mobilem, i sami se sebou. Skvělým nápadem je koncept magické hůlky. Na konci je osazena LED, která vyblikává kouzla, tedy datové povely, směrem ke speciálnímu kostýmu princezny. Ten má v sobě přijímače a mění barvy podle toho, jaké kouzlo sešlete.
Uhni mi ze světla
Přestože patří Li-fi do páté generace přenosu dat, nedá se o ní uvažovat jako o samostatné síti. V cestě jí stojí zatím příliš mnoho překážek, například samotná vzdálenost, která pro efektivní přenos zatím nepřesahuje několik desítek metrů (kromě automobilů, kde se používají silná světla). V běžném použití když s mobilem chodíme lze pomocí LiFI komunikovat jen omezeně, ale co když ho máme v kapse? A co dělat, když se zhasne? Ve dne? Anebo když zajdete za roh mimo dosah vysílače? Když se zkombinuje příliš mnoho světelných zdrojů dohromady? Do světla vám může vejít kamarád a přerušit tak příjem. O Li-fi se proto uvažuje jako o frekvenci, která doplní existující sítě – to znamená ty, které fungují v rádiových pásmech (Wifi, LTE, 5G atp).
Li-fi na ČVUT
Na Českém vysokém učení technickém v Praze, konkrétně na Elektrotechnické fakultě, se tým odborníků pod vedením profesora Zvánovce dlouhodobě zabývá problematikou přenosu dat ve viditelné oblasti. ČVUT se podílela na vytvoření celosvětového komunikačního standardu Li-fi a nadále mohutně přispívá k zlepšení celé technologie. Studenti už si s touto technikou mohou hrát v rámci programu Elektronika a komunikace (ek.fel.cvut.cz). Více informací se dozvíte na elmag.fel.cvut.cz.
Rychlost stahování
Bell to věděl
Alexandera Grahama Bella známe hlavně jako vynálezce gramofonu a telefonu. Málo se ale ví, že už roku 1881 zažádal o patent na přenášení zvuku s pomocí proměnlivé intenzity světla. Říkal tomu fotofon, ale kvůli spoustě problémů při uvádění do praxe se nakonec ujal Bellův telefon.
