VLC: связь через лампочку
Мобильные системы передачи данных постепенно уходят вверх по частотному диапазону. Если сети 4G могут работать на частотах до 5 ГГц, то 5G уже до 90 ГГц. Следующему поколению сотовой связи уже прочат переход в терра герцовый диапазон. А что дальше?
Следующим будет уже видимый свет в диапазоне от 420 до 750 ТГц. Причём к его освоению мы приступим не через многие года, как может показаться. Уже сейчас есть первые прототипы систем беспроводной передачи данных с помощью видимого света, а работы над ними ведутся уже больше 10 лет.
Это направление получило название VLC – Visible Light Communication, то есть связь по видимому свету. Самой известной пока из немногих системой этого направления является LiFi – Light-fidelity.
Самая простая сеть VLC состоит из светодиода и фотодиода. Первый служит для передачи света, а второй – для его получения (детектирования) из окружающей среды.
Причём основные проблемы, которые присущи беспроводным системам видимого света также достаточно легко описать: тень от разных предметов, переотражение от светлых и зеркальных поверхностей, плохая проницаемость сквозь даже тонкие преграды, помехи в виде посторонних источников света.
Да, и всегда нужно помнить о главной и вездесущей помехе VLC – это Солнце, которое, говоря научным языком, создаёт широкополосный шум в полосе передачи в дневное время. Даже Луна ночь будем такой помехой.
Так что же толкает разработчиков уйти в эту область, если есть так много препятствий? Во-первых, это невероятно широкая полоса передачи: более 300 ТГц. Только вдумайтесь, что максимальная полоса одного канала LTE всего лишь 20 МГц, а на нём уже можно достичь скорость более 100 Мбит/сек. Так вот таких каналов может поместиться в диапазоне видимого света более 15 млн!
Во-вторых, очень привлекательна идея: встроить передатчик и приёмник в каждую лампочку. Да, это будет очень дорогая лампочка, но за счёт их распространённости в нашей жизни решается главная проблема: где установить базовую станцию или роутер, да ещё и подвести электропитание. А в VLC оба вопроса закрыты одним махом.
Поэтому учёные по всему миру уже много лет ищут максимально эффективные способы модуляции видимого света, и пытаются сделать компактные и недорогие приёмники и передатчики для VLC.