آینده اینترنت و گذار از امواج الكترومغناطیس به پرتوهای نوری
به گزارش می هاست امروزه اینترنت نقشی حیاتی در زندگی مردم دارد و در آینده هم بخش های بیشتری از زندگی مردم را تحت تأثیر قرار می دهد.
زومیت نوشت: اینترنت برخلاف تصور رایج، تنها در دسترس نیمی از جمعیت جهان قرار دارد. اتصالی كه امروزه به قابلیتی پیش فرض و عادی در اغلب كشورهای جهان تبدیل گشته است، برای بسیاری در دسترس نیست. در واقع میلیاردها نفر در سرتاسر جهان هنوز به اینترنت پایه و اتصالی پایدار به جامعه ی جهانی دسترسی ندارند. وضع موجود نشان داده است كه اگر به دنبال برابری دیجیتال در كل جهان باشیم، ابتدا باید دسترسی جامعه ی باقی مانده را به اینترنت ممكن نماییم. علاوه بر كوشش برای اتصال جمعیت باقی مانده از جهان به اینترنت، پدیده ای به نام اینترنت اشیاء هم تأثیر قابل توجهی در آینده ی دنیای فناوری دارد. ده ها میلیارد دستگاه هوشمند در صف تولید قرار دارند و حدودا همه ی آنها با پیش فرض اتصال دائمی به اینترنت طراحی می شوند. در نتیجه ی برنامه های مذكور و بسیاری برنامه های توسعه ای جهان امروز، فشار عظیم بر زنجیره ی تأمین انرژی بیشتر از همه محتمل به نظر می آید. تحقیقات جدید نشان داده است كه استفاده ی جهانی از اینترنت تا سال ۲۰۲۰، سهمی برابر با ۲۰ درصد از مصرف انرژی را به خود اختصاص خواهد داد. با نگاهی به آمارهای این چنینی به این نتیجه می رسیم كه توسعه ی اینترنت جهانی یا هرگونه زیرساخت فناوری دیگر تنها در صورتی ممكن و مقرون به صرفه خواهد بود كه روشی با حداقل مصرف انرژی (یا حتی مصرف انرژی صفر) برای آن تدوین شود. فناوری LiFi هارالد هاس استاد دانشگاه ادینبرا در سال ۲۰۱۱ یك سخنرانی تد انجام داد كه توجه مخاطبان را به فناوری جدیدی جلب كرد. وی خاطرنشان كرد كه چراغ های LED بی شمار موجود در جهان را می توان علاوه بر تأمین نور برای توزیع داده هم به كار گفت. فناوری مورد نظر هاس به نام LiFi شناخته می شود و علاوه بر زنجیره ی تأمین بسیار قدرتمند، سرعت قابل توجهی را هم در اختیار مردم قرار می دهد. كارشناسان سرعت انتقال داده با استفاد از LiFi را به یك گیرنده ی استاندارد قدرت گرفته از سلول خورشیدی، نزدیك به ۵۰ مگابایت بر ثانیه بیان می كنند.
صحبت های هاس پیشنهادی برای یك اینترنت بی سیم با بازدهی بالاتر، سرعت بیشتر و ارزان تر بود. دنیای فناوری در واكنش به پیشنهاد این استاد دانشگاه به تكاپویی عجیب افتاد و استارتاپ های متنوع برای پیاده سازی فناوری وارد عمل شدند؛ اما آیا برنامه های آنها با موفقیت همراه بود؟ ژورنال علمی Binary District جهت بررسی پیشرفت فناوری با یكی از محققان دانشگاه ادینبرا در بخش تحقیق و توسعه ی R&D به نام محمد سفیان اسلیم مصاحبه كرد كه در ادامه به بخش هایی از آن می پردازیم. LiFi چگونه كار می كند؟ فناوری WiFi از نگاه علم طیف شناسی الكترومغناطیس در نقطه ای بین موج های رادیویی و مایكروویو عمل می كند. این محدوده ی باریك از طیف موج را می توان در بین شبكه های مختلف به اشتراك زمانی گذاشت. LiFi در طیفی دیگر عمل و از طیف نور مرئی برای جابه جایی داده استفاده می نماید. نور مرئی محدوده ای حدودا ۱۰ هزار برابر طیفی دارد كه توسط موج های رادیویی اشغال می شود. در نتیجه این موج می تواند پهنای باندی ۱۰۰ برابر بیشتر از WiFi ارائه نماید. در فرآیند LiFi، ابتدا داده ها در نور ساطع شده از LED كدگذاری می شوند. كدگذاری یعنی داده ها به تغییر شدت نور در لامپ اصلی تبدیل می شوند كه البته از دید انسان مخفی خواهد بود. داده ی یاد شده تنها توسط گیرنده های مخصوص قابل دریافت و تفسیر خواهد بود. البته هاس و تیم تحت مدیریتش موفق به توسعه ی روش هایی برای دریافت داده ها توسط سلول های خورشیدی عادی شده اند. نور مرئی پهنای باند گسترده تری نسبت به امواج رادیویی دارد در روش جدید دریافت داده های LiFi، زیرساخت ارسال و دریافت كاملا موجود است. در واقع نیروی محركه برای توسعه ی انرژی پایدار در سال های گذشته سبب شد تا چنین فناوری هایی امروز در سرتاسر جهان به وفور دیده شوند. همان گونه كه گفته شد اجرای تكنولوژی جدید حدودا در هر نقطه ای كه لامپ LED وجود داشته باشد، ممكن خواهد بود. در نتیجه می توان ادعا كرد كه هم اكنون در نقاط گسترده ای از جهان، زیرساخت لازم توسعه یافته است. در تصوری از آینده ی مجهز به فناوری LiFi، خیلی از رویكردهای موجود در جهان تغییر می كنند. تبلیغات محلی در فروشگاه ها با دقت و قدرت بیشتری پخش می شوند. هر فرد حاضر در یك محیط شهری شلوغ حدودا همیشه به اینترنت فوق سریع دسترسی خواهد داشت. حتی ماشین ها هم با استفاده از LEDهای جلو و عقب خود قابلیت ارتباط با هم را پیدا می كنند كه منجر به كاهش تصادفات هم می شود. مكان هایی كه توزیع اینترنت WiFi در آنها دشوار بود، با استفاده از تكنولوژی جدید نوری به اینترنت پرسرعت مجهز می شوند. از میان چنین مكان هایی می توان به كابین هواپیما یا مكان های شهری باز اشاره نمود.
مثال های بالا تنها نمونه هایی محدود از قابلیت های اینترنت LiFi بودند. علاوه بر آنها می توان به قابلیت قطعی و اولیه ی اینترنت نوری اشاره نمود كه بعنوان امكانی مكمل در كنار اینترنت وای فای و داده ی موجود در جهان كار می كند. توسعه ی فناوری LiFi لای فای از سال ۲۰۱۱ و زمانی كه هاس آنرا معرفی نمود، تغییر و توسعه های گوناگونی را پشت سر گذاشته است. نیكولا سرافیموفسكی، معاون ارشد استانداردسازی و توسعه ی كسب وكار در شركت PureLiFi در سال ۲۰۱۷ عرضه ی مهمی درباره ی فناوری اینترنت نوری داشت. در آن ارائه، نخستین دانگل كاربردی اینترنت نوری شركت، ارائه شد. نیكولا در عرضه ی خود دانگل شركتش را نخستین قدم در راه تبدیل كردن LiFi به محصولی عمومی و جامع بیان كرد. در واقع او كاربردی بودن فناوری و همینطور قابلیت جابه جایی اتصال از یك نور به نوری دیگر را در عرضه ی خود نشان داد. محمد سفیان اسلیم بعنوان دستیار تحقیقات در كنار هارالد هاس فعالیت می كند. وی در مصاحبه ای پیرامون روند توسعه ی فناوری و ارتباط آن با فناوری های موجود مانند وای فای صحبت كرد. LiFi در قدم اول احتیاج به اتصالی دائمی و بدون وقفه دارد تا با ظرفیت كامل به فعالیت ادامه دهد. در نتیجه فعالیت هایی همچون جابه جایی یك دستگاه حتما منجر به قطع شدن اتصال می شود. در چنین شرایطی چگونه می توان به لای فای در شرایط دشوار عملكردی اطمینان كرد؟ محمد در مصاحبه پیرامون كاربرد روزمره ی فناوری مذكور می گوید: گوشیهای هوشمند كنونی ما مجهز به سنسورهای دریافت كننده ی نور همچون سنسورهای مجاورت و دوربین هستند. ما پیشبینی می نماییم كه در آینده سنسورهای تشخیص نور پرسرعت به بازار خواهند آمد كه LiFi را به راحتی در دستگاه ها فعال می كنند. تحقیقات گوناگونی پیرامون تأثیر حركت كاربر و حفظ اتصال در دستگاه های در حال حركت انتشار یافته است كه راهكارهایی همچون جابه جایی اتصال به نقطه ی اتصال دیگر را پیشنهاد می دهند. از تحقیقات مذكور می توان نتیجه گرفت كه جهت دستگاه موبایل و جابه جایی كاربر احیانا تأثیری منفی روی كارایی LiFi خواهد داشت. به هر حال پیشبینی می شود كه با استفاده از مجموعه ای از گیرنده ها می توان كیفیت سرویس را افزایش داد و همینطور مانع از قطعی های مكرر به خاطر حركت یا مسدود شدن مسیر شد. در واقع حالا هم محصولاتی تجاری در حوزه ی LiFi وجود دارند كه از جابه جایی دستگاه پشتیبانی می كنند. علاوه بر توضیحات بالا، جابه جایی كاربر را می توان با مواردی همچون جابه جایی اتصال از LiFi به اتصال های دیگر همچون WiFi جبران كرد. بعنوان مثال وقتی كاربر بعد از جابه جایی به محیطی وارد شود كه فناوری اتصال نوری در آن پشتیبانی نمی گردد، از اینترنت وای فای یا داده ی موبایل استفاده خواهد نمود.
با نگاهی به توضیحات محمد این سؤال ایجاد می شود كه برای رسیدن به راهكاری كاربردی از جنس LiFi چه مقدار دیگر زمان نیاز داریم؟ عرضه ی نیكولا و نمایش محصول شركتش نشان داد كه به فناوری كاربردی نزدیك شده ایم. البته تبلتی كه وی در عرضه ی خود استفاده كرد، مجهز به قطعاتی اضافه بود كه در دستگاه های مرسوم امروزی نمی بینیم. محمد در توضیح این رخداد می گوید كه دستیابی به فناوری كاربردی آن چنان دور نیست و تنها به استانداردسازی و ادغام بهینه ی فناوری ها نیاز دارد. محمد درباره ی نیازهای فرآیند استانداردسازی می گوید: به تازگی در بحث تحقیقات و فعالیت های تجاری در رابطه با LiFi شاهد افزایش فعالیت بوده ایم. گروهی مخصوص برای تدوین پیش نویس استاندارد LiFi تشكیل شد كه بعنوان زیرمجموعه ای از گروه IEEE 802.11 مبتنی بر LiFi فعالیت كردند. استاندارد جدید فعلا ارجاع IEEE 802.11bb را دریافت كرده است. مشكل ادغام و هماهنگی هم به وضعیت تولیدكننده های دستگاه های مخصوص مصرف كننده بستگی دارد. درواقع سرعت آنها در به كارگیری LiFi بعنوان یك فناوری ارتباطی، سرعت پیاده سازی فناوری را مشخص می كند. فناوری LiFi در خدمت اینترنت اشیاء سلول های خورشیدی كه برای دریافت داده های LiFi استفاده می شوند، توانایی انجام وظایف اصلی خود یعنی جذب انرژی را هم خواهند داشت. در واقع نوری كه برای ارسال داده استفاده می شود هم توسط سلول ها جذب خواهد شد و در نتیجه فرآیند را از لحاظ انرژی كاملا مقرون به صرفه می كند. در واقع اگر سلول های خورشیدی به المانی الزامی در زیرساخت اینترنت تبدیل شوند، شاهد افزایش شدید تعداد آنها خواهیم بود. روندی كه نه تنها به توسعه ی اینترنت سریع، بلكه به افزایش استفاده از انرژی های تجدیدپذیر هم منجر خواهد شد.
تركیب LiFi و اینترنت اشیاء آینده ی فناوری را شكل می دهد یكی از نقاط مزیت مهم LiFi، كاهش انرژی مورد نیاز برای كاربردهای در رابطه با داده خواهد بود. LiFi توانایی تأمین اتصال همه انواع دستگاه های حاضر در اكوسیستم اینترنت اشیاء را دارد. البته وای فای هم چنین توانایی را دارد، اما نیازهای پهنای باند و هزینه های مرتبط انرژی در آن، بسیار بیشتر خواهد بود. طبق صحبت های محمد درباره ی ظرفیت های LiFi، فناوری نوری توانایی اتصال با سنسورهای اینترنت اشیاء را دارد تا در كنار قابلیت های متعدد، انواع كنترل را هم به كاربر ارائه نماید. وی در ادامه می گوید: LiFi را می توان یك فناوری كاربردی برای سیستم های IoT دانست. زیرساخت موجود نوری را می توان بعنوان نقاط اتصال ارتباطی مورد استفاده قرار داد. در نهایت LiFi می تواند پلی بین ارتباطات و صنعت نورپردازی باشد و به ظهور پدیده ای به نام نور بعنوان سرویس (LaaS) كمك نماید. حضور دائمی منابع نوری امكان ایجاد شبكه ای مملو از نقاط اتصال را بوجود می آورد. در نتیجه تعداد كاربران و مكان های متصل به اینترنت هم بیشتر می شود كه در نهایت كاربردهای متنوعی را ایجاد خواهد نمود. بعنوان مثال می توان از چراغ های وضعیت دستگاه های IoT برای انتقال داده بهره برد و سنسورهای نوری هم به مرور با دستگاه ها ادغام شوند. از میان كاربردهای جذاب می توان به استفاده از سلول های فتوولتاییك اشاره نمود تا بعنوان دریافت كننده در دستگاه های متصل به اینترنت به كار گرفته شوند. چنین نگاهی منجر به ایجاد یك اتصال LiFi بدون احتیاج به انرژی اضافه می شود كه در دستگاه های IoT به كار گرفته خواهد شد. LiFi برای جایگزینی WiFi توسعه می یابد؟ بطور قطع سؤال بالا پاسخ منفی دارد. در واقع رویكرد صحیح درباره ی LiFi آنرا بعنوان یك لایه ی اتصالی دیگر در كنار WiFi و اینترنت داده معرفی می كند. در حالت ایده آل وقتی كاربر مثلا در خیابان حركت می كند، اتصال LiFi به طور گسترده در اختیار او خواهد بود. اتصالی كه به لطف حضور منابع بی شمار نوری همچون چراغ های ترافیكی یا ابزارهای دیگر فراهم می شود. در چنین حالتی وقتی گوشی هوشمند را درون جیب خود قرار می دهید یا به منطقه ی تاریك وارد می شوید، قطع ارتباط ناگذیر خواهد بود.
در زمان قطع شدن از اینترنت LiFi به خاطر عدم حضور منبع نوری، اتصال وای فای یا داده به كمك كاربر می آید. حالا هم وای فای و اینترنت داده به شكلی مكمل هم هستند و در زمان عدم حضور یكی، دیگری ارتباط اینترنتی را فراهم می آورد. در نهایت LiFi هم با چنین نگاهی به اتصالات قدیمی اضافه می شود. محمد در ادامه ی مصاحبه می گوید: LiFi با هدف جایگزینی WiFi توسعه نمی یابد. این یك برداشت عمومی غلط است. ما پیشبینی می نماییم كه LiFi بعنوان یك فناوری كمكی با قابلیت هماهنگی و همكاری با WiFi و ارتباطاتی همچون 5G وارد عمل خواهد شد. در چنین نگاهی LiFi می تواند قابلیت های اضافه ای همچون اتصال سریع تر و امنیت بیشتر در سطح فیزیكی را به كاربر ارائه نماید. اتصال نوری بی سیم از یك نقطه ی اتصال LiFi هیچ گاه قابل ردگیری یا نفوذ توسط عامل خارجی نخواهد بود. بعلاوه اینترنت نوری در مكان هایی همچون بیمارستان ها یا مراكز دیگر كاربرد بیشتری خواهد داشت كه اتصال WiFi در آنها محدودیت دارد. توضیحات محمد به مزیت مهم دیگری برای اینترنت نوری اشاره می كند. سرعت اتصال كه قبلا در موارد مختلف بیان شده بود؛ اما LiFi در كنار آن امنیت ذاتی را هم به كاربر عرضه می كند. نور مرئی برخلاف وای فای یا دیگر امواج رادیویی از دیوار عبور نمی نماید. در نتیجه می توان نور را با روش هایی همچون بستن منافذ در محیطی مشخص حبس كرد. چنین نگاهی امكان هك ارتباط از بیرون را ناممكن می كند. توضیحات بالا نشان داد كه علل مناسبی برای پذیرفتن LiFi بعنوان فناوری كاربردی وجود دارد. البته بطور قطع به كارگیری تكنولوژی جدید به فرصت بیشتری نیاز خواهد داشت. بعنوان مثال، هنوز هیچ دستگاه مخصوص مصرف كننده ی كاربردی با قابلیت دریافت سیگنال های LiFi در بازارها وجود ندارد. وقتی فناوری به اندازه ی كافی توسعه پیدا كند و عموم جامعه هم به آن علاقه مند شوند، بطور قطع سرمایه گذاری های بزرگی از جانب غول های فناوری در آن رخ خواهد داد. زیرساخت كنونی لامپ های LED در جهان نشان داده است كه LiFi را می توان به مناطقی گسترش داد كه حالا از اتصال WiFi بی بهره مانده اند. بعلاوه اینترنت اشیاء هم امكاناتی بسیار بیشتر از اتصالات موبایل را به كاربران عرضه می كند. 2121
این مطلب را می پسندید؟
(1)
(0)
تازه ترین مطالب مرتبط
نظرات بینندگان در مورد این مطلب