لای فای (LiFi) چیست؟ و چه تفاوتی با وای فای (Wi-Fi) دارد؟

اخیراً واژه‌ی لای فای (Li-Fi) مورد توجه قرار گرفته و به دلیل شباهت نام با وای‌ فای (Wi-Fi)، برخی افراد ممکن است کنجکاو باشند که این استاندارد چیست و برای چه منظوری طراحی شده است. در این پست از پورتال جامع مهندسین ایران ، به بررسی لای‌فای پرداخته و با هم به تفصیل در مورد آن صحبت خواهیم کرد. لطفاً تا انتهای این پست همراه ما باشید.

لای فای (LiFi) چیست؟

واژه‌ی لای فای بر پایه‌ی واژه‌ی وای‌فای ایجاد شده است، که Li مخفف کلمه‌ی Light و Fi مخفف کلمه‌ی Fidelity به معنای تطابق و تشابه است. در علم الکترونیک، واژه‌ی Fidelity به معنای تطابق و تشابه در خروجی یک سیگنال با ورودی آن استفاده می‌شود.

لای‌فای یک فناوری ارتباطی دوطرفه، سریع و بی‌سیم است که توسط پروفسور هارالد هاس در دانشگاه ادینبورگ اسکاتلند طراحی و معرفی شده است.

تلفظ صحیح نام دانشگاه Edinburgh به شکل ادینبِرِ ( edinbere ) است و واژه‌ی “ادینبورگ” تلفظ فارسی‌شده‌ی آن است. پروفسور هارالد هاس (Harald Haas) موسس شرکت PureLiFi نیز می‌باشد.

ارتباط دو طرفه به معنای نیاز به یک فرستنده و یک گیرنده برای انجام کار است. فرستنده، منبع نوری و گیرنده، یک گیرنده نوری یا فتودیودتکتر (آشکارساز نور) است که روش کار آن در ادامه توضیح داده خواهد شد.

فناوری لای‌فای، این امکان را به ما می‌دهد که از اینترنت بی‌سیم با سرعت 100 گیگابیت در ثانیه استفاده کنیم. اما در حال حاضر، با این همه پیشرفت و ادعا، بسیاری از مردم هنوز هم با اینترنت با سرعت 8 یا 10 مگابیت در ثانیه روبرو هستند و بسیاری دیگر حتی با سرعت 128 کیلوبیت در ثانیه محدود هستند. البته این اعداد و ارقام فعلاً در حد آزمایشگاهی هستند و هدف آن‌ها این است که در شرایط واقعی نیز این سرعت‌ها قابل دستیابی باشند.

نکته مهمی که باید یادآوری کنیم، این است که کلمه‌ی “وایرلس” به معنای “بی‌سیم” است و با وای‌فای فرق دارد. فناوری بی‌سیم می‌تواند برای هر نوع ارتباطی استفاده شود، به عنوان مثال، تکنولوژی بلوتوث نیز یک نوع ارتباط بی‌سیم است که بدون نیاز به سیم، می‌توانید ارتباط را برقرار کنید. بنابراین، وقتی می‌گوییم لای‌فای یک فناوری بی‌سیم است، منظورمان این است که بدون نیاز به سیم، می‌توانید اطلاعات را جابجا کنید.

لای فای چگونه کار می کند ؟

لای فای در واقع مانند تکنولوژی اینفرارد عمل می‌کند. اساس کار لای فای بر این است که اطلاعات از طریق لامپ‌های LED وصل شده به یک منبع اطلاعات مانند اینترنت یا سرور، با سرعت بالا به یک گیرنده نوری مانند موبایل، لپ تاپ و یا هر وسیله دیجیتال دیگر، منتقل می‌شود. بهترین مثالی که می‌توان در مورد اساس کار لای فای ذکر کرد، کنترل تلویزیون است. قبلاً درباره طریق کار کنترل تلویزیون توضیح داده‌ایم. در داخل کنترل تلویزیون، یک دیود فرستنده نوری وجود دارد و در مدار تلویزیون (قسمت پنل جلویی تلویزیون)، یک دیود گیرنده نوری یا فتودیودتکتر وجود دارد. وقتی شما دکمه روی کنترل فشار می‌دهید، کد مخصوص به آن دکمه توسط سیگنال مادون قرمز به سمت تلویزیون فرستاده می‌شود و در داخل مدار تلویزیون، آن کد رمزگشایی و پردازش می‌شود و کاری که شما می‌خواستید انجام می‌شود.

تکنولوژی لای فای نیز از یک روش مشابه با تکنولوژی اینفرارد استفاده می‌کند. در این روش، لامپ‌های LED خاصی طراحی می‌شوند که شامل درایور و تغذیه هستند. اطلاعات از اینترنت، از طریق سیم یا بی‌سیم به این لامپ‌ها ارسال می‌شوند. این داده‌ها توسط مدار کنترلی (درایور) پردازش می‌شوند و از طریق نور لامپ به یک ماژول گیرنده نوری ارسال می‌شوند. این ماژول نوری می‌تواند روی دستگاه نصب شده باشد یا به شکل یک فلش مموری باشد. اگر جدا باشد، شبیه به یک فلشی (دانگل) با یک سری گیرنده نوری و یک سر دیگر کانکتور ارتباطی با موبایل، لپ‌تاپ یا وسایل دیجیتالی دیگر است. نور دریافتی توسط سنسور نوری، توسط مدارات داخلی ماژول تقویت و پردازش می‌شود و به صورت داده در دسترس قرار می‌گیرد تا کاربران بتوانند به اینترنت و سایر سرویس‌های آنلاین دسترسی پیدا کنند. جالب است که با استفاده از تکنولوژی ساخت فعلی لامپ‌های LED، می‌توان لای فای را پیاده‌سازی کرد.

کاربرد لای فای (LiFi)

لای فای یا LiFi یک فناوری ارتباطی بی‌سیم پیشرفته است که از نور مرئی برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. این فناوری، با انعطاف‌پذیری بالا و قابلیت انتقال داده با سرعت بسیار بالا، کاربردهای گسترده‌ای دارد. به عنوان مثال:

۱. اتصال به اینترنت در محیط‌های حساس: لای فای مناسب‌ترین گزینه برای ارتباطات بی‌سیم در محیط‌های حساس به امواج رادیویی است. بیمارستان‌ها، مراکز آزمایشگاهی و موارد دیگر می‌توانند از این فناوری برای ارتباطات امن و پرسرعت بهره‌مند شوند.

۲. ارتباطات خصوصی و امن: لای فای برای افراد و شرکت‌هایی که به دنبال ارتباطات امن برای انتقال داده‌ها هستند، بسیار مناسب است. استفاده از نور برای انتقال داده‌ها باعث می‌شود که احتمال تداخل با شبکه‌های دیگر کاهش یابد و ارتباطات بیشتری امن و محافظت شده فراهم شود.

۳. شبکه‌های داخلی برای کنفرانس و اجتماعات: لای فای در محیط‌های کنفرانس، اجتماعات و همایش‌ها به عنوان یک راه‌حل سریع‌تر و امن‌تر نسبت به وای‌ فای عمل می‌کند. این امکان را فراهم می‌کند تا بدون نگرانی از تداخل و افت سرعت، اطلاعات را به سرعت بالا منتقل کرد.

۴. خودروها و شهرهای هوشمند: لای فای می‌تواند در خودروهای هوشمند به عنوان راه‌حلی برای اتصال داده‌ها به کار گرفته شود و همچنین در شهرهای هوشمند به عنوان راه حل ارتباطاتی و به وسیله نورپردازی گسترده استفاده شود.

۵. خانه‌ها و محیط‌های آموزشی: لای فای می‌تواند در خانه‌ها به عنوان جایگزین وای فای خانگی استفاده شود و امکان ارتباط بی‌سیم با سرعت بالا را برای کاربران فراهم کند. همچنین، در مدارس و دانشگاه‌ها برای ارتباط بین کامپیوترها، لپ‌تاپ‌ها و دستگاه‌های دیگر مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مزایای لای فای LiFi

لای فای یا LiFi، یک فناوری ارتباطی بی‌سیم پیشرفته است که از نور مرئی برای انتقال داده‌ها استفاده می‌کند. این فناوری دارای مزایای بسیاری است که در ادامه به برخی از مهمترین آن‌ها اشاره می‌کنم:

۱. سرعت بیشتر: سرعت بیشتر لای فای، مهمترین مزیت آن است. با سرعتی معادل 100 گیگابیت در ثانیه، این فناوری قابلیت انتقال داده با سرعت بسیار بالا را دارد. این سرعت بالا به دلیل تداخل کمتر و پهنای باند بیشتر نسبت به امواج رادیویی، امکان‌پذیر است.

۲. امنیت بیشتر: لای فای در مقایسه با وای‌فای، امنیت بیشتری دارد. زیرا این فناوری فقط در محدوده‌ای که توسط لامپ‌های روشن شده قابل استفاده است، قابل استفاده است و هک شدن توسط غیر ممکن است. این مسئله برای مراکز نظامی، تاسیساتی و بانکی خیلی مفید است.

۳. مصرف انرژی کمتر: لامپ‌های LED مورد استفاده در لای فای، مصرف انرژی کمتری دارند و از این رو بسیار کم‌مصرف هستند. همچنین، امواج وای‌فای باتری بیشتری از گوشی شما را مصرف می‌کنند.

۴. بدون ضرر برای بدن: طیف نور مرئی برای بدن هیچ ضرری ندارد، بنابراین لای فای می‌تواند جایگزین بسیار مناسبی برای مدارس، دانشگاه‌ها، بیمارستان‌ها و کلا اماکن عمومی باشد.

۵. تراکم اطلاعات بیشتر: هر یک از لامپ‌های روشن می‌تواند حاوی اطلاعات باشد که مجموع تراکم دیتا آن‌ها از یک مودم بیشتر است. این مزیت برای اماکن بزرگی مانند کارگاه‌ها و سالن‌های بزرگ بسیار مفید است.

۶. تداخل الکترومغناطیسی ندارد: لای فای بر خلاف وای فای، تداخل الکترومغناطیسی ندارد زیرا طیف‌های آن با هم فرق دارند. به همین دلیل درگیر کانفلیکت و تداخل نمی‌شوند.

معایب لای فای (LiFi) 

۱. نیاز به جهت مناسب نور: برای استفاده از LiFi، نور باید در جهت مناسبی تابیده شود. این مشکل مانند کنترل تلویزیون است که باید به سمت تلویزیون گرفته شود. اگر این مشکل حل نشود، باید همه جای خانه با نور پر شود تا بتوان از اینترنت استفاده کرد. در غیر این صورت، باید یک اتاق جدید به نام “اتاق اینترنت” به خانه اضافه شود.

۲. کاهش قابلیت اطمینان: برای دسترسی به اینترنت با استفاده از LiFi، نور باید مستقیم و در جهت مناسبی بتابد، بنابراین قابلیت اطمینان کاهش می‌یابد. به عنوان مثال، در حین دانلود، اگر برق قطع شود یا دستگاه از معرض نور خارج شود، اینترنت قطع می‌شود.

۳. مشکل در محیط‌های با نور زیاد: سنسورهای دریافت نور در محیط‌هایی با نور زیاد مانند خورشید، ممکن است نتوانند نور حامل اینترنت را به درستی دریافت کنند.

۴. نیاز به زیرساخت‌های جدید: برای استفاده از LiFi، باید زیرساخت‌ها، دستگاه‌ها و تجهیزات جدیدی طراحی و تولید شود. این موضوع هزینه زیادی را به دنبال دارد.

این مشکلاتی هستند که در حال حاضر وجود دارند. اما ممکن است در آینده، یک یا چند سال دیگر، برخی از این مشکلات حل شوند.

چرا لای فای امن‌تر از وای فای است؟

فناوری لای‌فای از نور چراغ‌های LED به عنوان منبعی برای ارسال اطلاعات به یک دستگاه گیرنده استفاده می‌کند. در این روش، نور از طریق یک سوراخ کوچک در دستگاه گیرنده وارد شده و سپس به اطلاعات تبدیل می‌شود. یکی از مزایای این روش این است که هیچ چیز اضافی فیزیکی نمی‌تواند در دستگاه فرستنده یا گیرنده نفوذ کند. همچنین، نور مرئی نمی‌تواند از دیوار، در و اشیای سخت عبور کند و به همین دلیل، اطلاعات درون یک اتاق یا خانه باقی می‌ماند. لای‌فای برای انتقال اطلاعات بین کاربران یک خانه، امن‌ترین روش است. شدت نور به طور کامل قابل کنترل و محدود شده است، اما امواج رادیویی این ویژگی را ندارند و قابل شنود و سرقت اطلاعات هستند.

به عبارت پروفسور هاس، «وقتی به اطراف خود نگاه می‌کنیم، حداقل ۱۰، ۱۵ یا ۲۰ شبکه بی‌سیم می‌بینیم. این به معنی این است که این شبکه‌ها به طبیعت خود قابل هک شدن هستند، اما برای فناوری لای‌فای چنین اتفاقی نمی‌افتد؛ چون هیچ شبکه‌ای قابل مشاهده نیست». مزیت امنیتی دیگر فناوری لای‌فای استفاده از الگوریتم‌ها و مدولاسیون‌های رمزنگاری بهتر و قوی‌تر روی طیف نور مرئی نسبت به امواج رادیویی است. محققان روی این بعد از فناوری لای‌فای نیز تحقیقات زیادی کرده‌اند و چندین روش برای رمزنگاری اطلاعات با کم‌ترین هزینه و انرژی پیدا کرده‌اند که در آینده مطرح خواهند شد.

لای فای چه تفاوتی با وای فای دارد؟

لای فای (LiFi) و وای فای (Wi-Fi) هر دو فناوری‌های ارتباطات بی‌سیم هستند، اما تفاوت‌های مهمی دارند.

اولین تفاوت بین این دو فناوری، روش انتقال داده‌ها است. در وای فای، داده‌ها به صورت امواج رادیویی ارسال می‌شوند، در حالی که در لای فای، اطلاعات از طریق نور به صورت فرکانس‌های بالا انتقال می‌یابد. به عبارت دیگر، لای فای از چراغ‌های LED به عنوان منبع نور استفاده می‌کند تا اطلاعات را به دستگاه‌های گیرنده منتقل کند.

تفاوت دوم بین وای فای و لای فای، در محدوده پوشش است. وای فای معمولاً در محدوده‌های گسترده‌تری فعالیت می‌کند، در حالی که لای فای تنها در محدوده‌هایی کار می‌کند که چراغ‌های LED قابل دید باشند. به همین دلیل، پوشش لای فای در محیط‌های با نور کمتر، مانند اتاق‌های بسته، بهتر است.

تفاوت دیگری که بین وای فای و لای فای وجود دارد، در امنیت است. به دلیل اینکه لای فای از نور به عنوان منبع انتقال اطلاعات استفاده می‌کند، امکان نفوذ به شبکه لای فای بسیار کمتر است. همچنین، لای فای می‌تواند از الگوریتم‌ها و مدولاسیون‌های رمزنگاری بهتری استفاده کند، که امنیت بیشتری را به کاربران ارائه می‌دهد.

در نهایت، لای فای به علت استفاده از نور به عنوان منبع انتقال اطلاعات، می‌تواند سرعت بالاتری نسبت به وای فای فراهم کند. با این حال، لای فای برای استفاده در محیط‌هایی با نور قوی، مانند بیرون از ساختمان‌ها در آفتاب، مناسب نیست.