Revija Joker - Internet na luč

ČLANKI
stranka » članki » oznanila » Internet na luč
...
Po hi-fiju in wi-fiju je pred časom v ušesih zazvenel še li-fi, ki označuje način prenosa digitalnih podatkov z vidno svetlobo. Aggressor in Darquis de Sade se gresta pozanimat, kako bi se v splet povezala z žokanjem nočne svetilke.

iti in bajti med napravami potujejo na raz­lič­ne načine. Najbolj razširjen je tisti po žici, naj bo bakrena ali optična. Toda zaradi okor­nosti kablov se vse več naslanjamo na brezžične metode, na primer wi-fi, telefons­ki LTE, bluetooth in televizijski DVB-T. Semkaj sodi tudi prastari infrardeči vmesnik, ki signale prenaša z utripanjem človeku nevidne lučke. Tako so se med seboj sporazumevali prvi mobiteli in dlanč­niki, isti princip uporabljajo starošolski televizijski daljinski upravljalniki. Pri vseh teh brez­žič­nih variantah je nosilec signala v zraku elektromagnetno valovanje, to je potujoče nihanje električ­ne­ga in magnetnega polja. Metode se ločijo le v frek­vencah valov. Televizijski valujejo od nekaj sto megahercev navzgor, brezžična mreža s par gigaherci in IR-svetloba teraherčno.
Premik proti brezžičnemu je skokovit, saj smo se v zadnjem času navadili, da si večino vsebin in sporočil izmenjujemo mobilniško, torej po luftu. To pa med signali povzroča gnečo, kajti velika večina sodi v razmeroma ozek del elektromagnetnega spekt­ra, ki mu pravimo radijski valovi. Na njih res sloni vse, od telefonije prek GPSa do avtočka na daljinsko. Najbolj so na udaru frekvence okrog 2,4 in 5 gigahercev, kar lahko izkusiš, ko ti antena routerja zmoti brezžične slušalke. Zato nekateri inženirji pogledujejo v druge dele spektra, konkretno proti vidni svetlobi z okolico. S tem skušajo čisto zares doseči, da bomo lahko do Netflixa dostopali potom luči na stropu! Sliši se prismuknjeno, toda vidna svetloba ima zaradi samo­svojih lastnosti valov višje teoretične hitrosti od radijskih in dosti obeta. Vse kaže, da se bo pristopa prijel naziv li-fi (iz light-fidelity), čeravno ta pomeni le del tovrstne komunikacije.

Radijski valovi imajo v spektru najnižjo frekvenco oziroma najdaljšo valovno dolžino, ki je v metrih navedena na skali. Bolj kot se vzpenjamo po frekvenčni lestvici, več energije ima valovanje. Ultravijolič­no zna biti za človeka že nevarno, rentgenskim in gama žarkom pa se nasploh izogibamo.

Dimni signali 2.0
Člo­vek vidno svetlobo že dolgo uporablja za sporo­čanje, kot so naši prebivalci naznanjali turške vpade s kresovi. Toda na tem mestu se ne bomo lotevali takih staromodnih metod, kot je semafor, marveč si bomo pogledali načine, pri katerih svetloba informacije prenaša med elektronskima strojema. Začetnik je Alexander Graham Bell, ki je leta 1880 sestavil photophone, napravo, ki je govor od glasovnega sprejemnika do zvočnika poslala po svetlobnem žarku dobrih dvesto metrov daleč. Še pred prvimi preboji v radijski komunikaciji! A vendarle je slednja ponudila prenose na mnogo večje razdalje, saj niso poznali luči, ki bi svetila čez Atlantik. Zato je photophone ostal le zanimivost zgodovine. Izum laserja ni pripeljal bistveno dlje, saj se snop v atmosferi preveč razprši. Drugače pa je izven nje, kjer se sateliti že lasersko pogovarjajo. Rekord drži Merkurjeva sonda Messenger, ki je pred enajstimi leti žmigala sprejemniku na razdalji 24 milijonov kilometrov. Namera Nase je, da se bomo tako sporazumevali s kolonijami na Marsu ...

Ob izumu photophona niso poznali dovolj dobrih žarnic, saj je Edison prvo patentiral šele leto prej. Zato je Bell za izvor svetlobe uporabil kar sonce, od koder prihaja snop v zrcalo na desni.

Navadni smrtniki smo doslej imeli več od drugega izu­ma, svetlobne diode, ki je najprej omogočila nastanek poceni in varčnih oddajnikov infrardeče sve­t­­lobe (to je tista z malo nižjimi frekvencami od vidne). Takšne lučke za sporočanje imajo televizijski daljinci. A za prenos podatkov je moč uporabiti tudi diodo za vidno luč, denimo v baterijski ali st­ropni svetilki. Tovrstni prijemi spadajo v tako imenovani 'visible light communication' ali s kratico VLC. Sig­nalno utripanje se namreč odvija z mno­go višjo nag­lico od tistih šestdesetih hercev, ko­likor zazna človeš­ko oko. Podobno že vrsto let utripajo številne naprave v naših domovanjih, recimo teve ali zas­lon računalnika, v katerega buljimo dobršen del dneva. 

Satelit Evropske vesoljske agencije Sentinel-1 fotke Zemlje lasersko pošilja komunikacijskemu kolegu. Prvi predlanski poskus je zmogel 0,6 gigabitov na sekundo, danes je pogovarjanje trikrat hitrejše.

Primeri praktične rabe vidnih ledic za širjenje digitalnih podatkov se pospešeno razširjajo. Philips je pred dvema letoma predstavil sistem za pomoč kupcem v trgovi­ni, kjer nasvete sprožajo okoliške luči. Na pametne telefone si je treba prenesti aplikacijo, nakar naprava po svoji kameri zazna kodirano utripanje LED-osvetljave v prostoru. Telefon lahko na ta na­čin natančno določi lokacijo uporabnika in ga denimo med policami vodi do želenega izdelka. Spotoma mu, ko prečka določeno točko, dodeli kak nag­radni kupon. Philips idejo pridno trži in jo je že moč naj­ti po svetu. V drugo smer gre Disneyjeva pogruntavščina, ki je s svetlobo spojila princeskino oblekico in čarobno paličico. Ko punčara zamahne s plastiko, njene lučke sporočijo kostumu, kako mora še sam zažareti. 
A početi znamo tudi več od preprostih strojnih ukazov – z močno lučjo je moč prenašati video! Češki odprti sistem RONJA je legendaren med zanesenjaškimi inženirji, ki z močnimi ledicami tona­či­no­v­no že dobro desetletje pošiljajo gibljive sličice več kot kilometer daleč. Zaenkrat zahteva naprednejši reflektor in strokovno znanje za uporabo. Toda s širjenjem kompaktnih LED-svetil na vse konce bo VLC vse bolj preprost način povezave naprav.

Ronjin oddajno-prejemni sistem ima v eni cevi LED-luč za pošiljanje in v drugi detektor. Hitrost je 10 me­gabitov na sekundo ob dobri vidljivosti, do­čim se v megli ali snegu povezava lahko prekine.

Li-fi, to je kaj?
V to smer je razmišljal Harald Haas z univerze v Edinburghu in svetu svoje ideje prvič predstavil na enem govorov serije TED julija 2011. Uporabil je LED-sijalko, ki je utripala v očesu nezaznavnih nanosekundnih pulzih. Na drugi strani je kot svetlobni sprejemnik rabila majhna fotodioda. Oba elementa sta bila najbolj običajne vrste, taka, kot ju lahko za par kovancev kupimo v vsaki trgovini z elektromaterialom. Kakopak je bila sijalka povezana še z modulacijsko napravo, ki je podatke pretvarjala v bliske. Pred zaprepadenimi gledalci je na ta način prenašal video v HD-ločljivosti 720p. Tehnologiji je nadel ime li-fi, kar je seveda aluzija na wi-fi, in promptno ustanovil hčerinsko podjetje univerze PureLiFi za trženje iznajdbe.

Ko imaš veliko izvorov signala, je lahko določiti lokacijo, kar zna biti ena večjih odlik li-fija. Trgovinam bo to omogočilo usmerjeno komunikacijo s kupcem brez dodatne opreme na policah.

Haasovi poizkusi so pokazali, da noviteta obljublja hudirjevo visoke hitrosti prenosa. V laboratoriju naj bi namreč dosegli nič manj kot 224 gigabitov na sekundo, resda z zelo posebno lasersko ledico. Za ponazoritev: s tako prepustnostjo bi kakega od nekaj de­set gigabajtov velikih blu-ray filmov s spleta prenes­li v sekundi ali dveh. To je posledica višjih frekvenc vidne svetlobe od radijskih valov, zaradi česar lahko vanjo zapakiramo več informacij, in širšega spektra, kar pomeni, da lahko za transport hkrati ponucajo več frekvenc hkrati. Vendar tudi ostali obe­ti niso kar tako. Ker so naši bivalni in delovni prostori že opremljeni s svetilnimi telesi, je oddajniška infrastruktura skorajda vzpostavljena. Pridodati je treba le modulatorje in fotosprejemnike. Stare sijalke na žarilno nitko niso uporabne, saj ne zmorejo dovolj hitrega prižiganja in ugašanja, in tudi flourescentne sijalke so počasnejše. A problem se re­­šuje sam od sebe, saj ledice nezadržno prodirajo v naša življenja. Najbolj fino pa se zdi, da dodatne fun­kcije lestencev ne bomo niti opazili. 
Pred poltretjim letom je firma PureLiFi na Svetovnem kongresu mobilnosti v Barceloni prikazala prvo komercialno tozadevno rešitev li-1st. Ta zmore na tri metre razdalje v obe smeri preslikati podatke s hitrostjo 11,5 megabitov na sekundo. Leto zatem je sledil li-flame z nekajkrat višjo brzino. Estonski startup Velmenni je dotični sistem nafriziral in lansko jesen pokazal storitev Jugnu, s katero so zadeve sem in tja selili pri gigabitnih hitrostih. Napredek je bliskovit in Haas ter sodelavci menijo, da bodo izdelki za nas v trgovinah v približno v dveh letih. A moža­kar meri višje. Na še enem TED-talku je lani pokazal, kako je moč za sprejemnik uporabiti kar panel sončnih celic. Njegova vizija so afriške vasice, ki jim take celice nosijo tako elektriko kot internet. 

Pošiljanje Igre prestolov na računalo skozi stropno luč se nam zdi čudno zato, ker smo tako vajeni prvotne rabe svetil. Toda otročad bo v prihodnosti privzeto pričakovala, da ji nosijo internet.

Potenciali in švohnote 
Li-fi torej ne zaobjema vse svetlobne komunikacije, marveč je Haasova tržna iznajdba, ki je od vseh luč­kas­tih pristopov najbolj navdušujoča. Od ostalih jo loči predvsem obljuba dvosmernega prometa in izraba obstoječih LED-svetil v bivalnih prostorih. Za zdaj še ne vemo prav dobro, koliko je vsem prog­ramskim zvijačam navkljub uporaben na prostem. Tam utegne signal z motnjami napasti najmočnejši oddajnik svetlobe v našem osončju, pa tudi drugod bi nenadzorovana svetlobna drezanja znala povzro­čati težave. Dalje: čeprav so tak podatkovni tok že us­­peš­no uklonili in poslali za ovinek, gigabajti vsaj za zdaj ne morejo potovati skozi stene. Zna pa sistem brezšivno preskakovati med izvori signala, torej lučmi. In nenazadnje se velja vprašati, kakšna bo zmogljivost ob ugasnjenih lučeh, saj bodo morale tedaj utripati z jakostjo, ki osebe ne bo motila. Haas trdi, da bo pasovna širina v temi še vedno znosna ...

Svetlobna komunikacija zaradi drugih frekvenc ne bo motila obstoječe radijske in bo primerna recimo za bolnišnice z občutljivimi aparati. Pa za letala, kar pomeni rabo gizmov med vzletanjem.

Svetlobne povezave tako v splošnem gotovo ne bodo nadomestile radijskih. Njihova prihodnost je bolj nišna, oportunistična. V pisarnah bi po li-fiju oprav­lja­li  dela, ki zahtevajo največjo prepustnost, denimo videokonference in prenose velikih datotek, do­čim bi preostali delovni tokovi tekli na star način. Podobno bi lahko vpregli javne svetilke pred opero ali stadionom za tiste, ki so iz tega ali onega razloga ostali brez kart. Postavanje po njimi bi omogočilo digitalno spremljanje dogodka, prirediteljem pa mor­da dodaten cekin. Celo nezmožnost potovanja svetlobe skozi stene je v določenih okoliščinah unov­č­ljiva prednost, kajti takim povezavam je teže prisluš­ko­vati. Obeti so vsekakor dobri in analitiki področju slikajo 82-odstotno stopnjo rasti. Že leta 2018 naj bi šlo v promet za šest milijard ameriških dolarjev strojne in programske opreme z nalepko li-fi.
Najbolj odločilna utegne biti njegova vloga v obdobju trendovskega 'interneta stvari'. Saj veste, za kaj gre: naši televizorji, garažna vrata in mesoreznice bodo povezani v splet, kamor bodo pošiljali poročila o svojem stanju, od tam prejemali ukaze in sploh živeli živahno podatkovno življenje. Tu bi bila poveza­va  z najbližjo svetilko precej laže izvedljiva kot st­rateško razpostavljanje dostopnih točk v vse kotič­ke domovanja. Da res ne bo dvoma, v katero smer gre napredek: sredi prejšnjega meseca so maherji v kodi posodobitve iOSa našli vrstico 'LiFi Capability', kar daje vedeti, da se z lučkarjenjem uk­varjajo tudi v Cupertinu. iBulb nam ne uide.

Internet na luč objavljeno: Joker 278
september 2016