Tại sao LiFi là giải pháp tuyệt vời cho mạng không dây

Ngày nay, hầu như tất cả các kết nối Internet không dây – bao gồm cả mạng di động – đều dựa vào cùng tần số vô tuyến mà chúng ta đã sử dụng từ những năm 1890 . Và, như bạn có thể mong đợi, những tần số đó theo thói quen đang có nhu cầu về truyền thông không dây có băng thông cao, độ bảo mật cao, độ tin cậy cao. 

May mắn thay, với một công nghệ mới nổi có tên LiFi, chúng ta có thể giải quyết được vấn đề quang phổ đông đúc. Bằng cách sử dụng ánh sáng thay cho sóng vô tuyến để cung cấp kết nối không dây an toàn, hiệu suất cao, LiFi có khả năng cách mạng hóa lớp truy cập Internet như chúng ta biết.   

Công nghệ Lifi là gì?

Khi lần đầu tiên nghĩ đến giao tiếp bằng ánh sáng, tôi nghĩ đến những con tàu trong các bộ phim chiến tranh cũ sử dụng ánh đèn sân khấu để chiếu mã Morse từ tàu này sang tàu khác. Chúng ta đã đi một chặng đường dài. Bằng cách sử dụng các kỹ thuật tương tự để cung cấp WiFi bằng sóng vô tuyến, chúng ta có thể sử dụng ánh sáng để cung cấp sóng mang dữ liệu ở tốc độ gigabit.

LiFi cho phép dữ liệu được mã hóa và truyền đi bằng phổ ánh sáng nhìn thấy, tia cực tím hoặc hồng ngoại. Điều này khác với WiFi truyền thống vốn sử dụng sóng vô tuyến để truyền dữ liệu giữa hai điểm cuối.

Cách thức hoạt động của LiFi rất đơn giản. Về cơ bản, nó tập trung vào việc bật và tắt bóng đèn LED hỗ trợ LiFi. Bản chất không gây rối loạn của LiFi có nghĩa là nó có thể được sử dụng trong những môi trường mà liên lạc vô tuyến sẽ gây ra sự cố do rủi ro nhiễu hoặc chặn – chẳng hạn như chiến trường, phòng điều hành và sàn nhà máy.

Các nhà nghiên cứu đã nghiên cứu công nghệ LiFi trong hơn một thập kỷ và nỗ lực của họ cuối cùng đã đạt đến mức LiFi đã trở nên thiết thực để sử dụng trên quy mô lớn – và quy mô là điều chúng tôi biết ở Cisco. 

Nhóm nhiệm vụ của IEEE (Viện Kỹ sư Điện và Điện tử), Nhóm Nhiệm vụ Truyền thông Ánh sáng , được thành lập vào năm 2018 để tích hợp LiFi vào các tiêu chuẩn Internet không dây hiện có. Những nỗ lực của họ tập trung vào ba chế độ lớp vật lý chính của hoạt động LiFi: 

Chế độ thông thường
Chế độ tối ưu hóa
Chế độ hiệu suất cao (HE)

Sau khi được tích hợp đầy đủ, tiêu chuẩn cập nhật cho phép các thiết bị có bộ phát LED truyền dữ liệu không dây bằng cùng một tiêu chuẩn WiFi – điều đó có nghĩa là không cần thay đổi lớn về giao thức để tận dụng LiFi. Cách tiếp cận dựa trên tiêu chuẩn trên quy mô lớn là điều mà Cisco có thể ươm tạo tốt.

Tại Phòng thí nghiệm Đổi mới của Cisco, chúng tôi đã ươm tạo và trình diễn LiFi với pureLiFI , một công ty khởi nghiệp và hiện dẫn đầu về LiFi, kể từ khi thành lập công ty. 

Ưu điểm của Lifi

Tiềm năng mà chúng ta đang nói đến ở đây là khả năng biến đổi. LiFi mang lại nhiều ưu điểm giúp giải quyết nhiều hạn chế cơ bản của công nghệ không dây dựa trên sóng vô tuyến, cho phép Internet hoạt động ở những nơi mà trước đây chưa từng có.

Bảo mật mạnh mẽ hơn

Không giống như sóng vô tuyến, sóng ánh sáng không xuyên qua tường. Điều đó có nghĩa là dữ liệu được truyền qua LiFi có thể được chứa trong một không gian vật lý, giảm nguy cơ bị bên thứ ba trái phép đánh cắp dữ liệu.

Tương tự như radio, thiết bị LiFi cũng có thể hoạt động trên các kênh cụ thể – như đỏ, xanh lam và xanh lục – điều này càng làm giảm nguy cơ rò rỉ dữ liệu vì các thiết bị hoạt động trên một kênh sẽ bị cô lập với dữ liệu trên kênh khác.

Cả hai đặc điểm này làm cho LiFi trở thành một giải pháp tuyệt vời cho các tình huống yêu cầu bảo mật dữ liệu cao trong khu vực địa phương. Chẳng hạn, thật dễ dàng để tưởng tượng LiFi có thể hữu ích như thế nào trong một cuộc họp trong phòng họp hoặc như một phương tiện kết nối các thiết bị trong nhà bạn mà không cho phép bất kỳ ai bên ngoài cấu trúc vật lý nghe trộm thông tin liên lạc trên Internet của bạn.

Độ nhiễu thấp và an toàn

Vì phổ ánh sáng rộng hơn nhiều so với phổ vô tuyến nên nguy cơ nhiễu – xảy ra khi các thiết bị cố gắng gửi các dữ liệu khác nhau trên cùng tần số cùng lúc – hầu như không tồn tại với LiFi.

Do đó, LiFi lý tưởng cho các trường hợp sử dụng trong đó nguy cơ nhiễu sóng vô tuyến sẽ khiến hoạt động liên lạc không dây không thể khởi động được.

LiFi lý tưởng cho các trường hợp sử dụng quân sự và bảo mật cao, trong đó chỉ cần sự hiện diện của phát xạ điện từ cũng có thể được sử dụng để suy ra vị trí của một người hoặc tập hợp mọi người.

LiFi cũng đã được triển khai trong các phòng mổ và trong các nhà máy – cả hai đều là những nơi mà phát xạ điện từ có thể gây hại hoặc gây nhiễu. Khi vấn đề an toàn được quan tâm, ánh sáng là vật mang thông tin lành tính.

Độ tin cậy cao hơn

Rủi ro nhiễu thấp hơn là một phần lý do khiến LiFi đáng tin cậy hơn. Một phần nguyên nhân khác là LiFi hỗ trợ tốc độ băng thông cao hơn sóng vô tuyến.

Điều này có nghĩa là LiFi có thể loại bỏ “vùng chết” – nghĩa là những khu vực có liên kết sóng vô tuyến quá yếu để có thể thực hiện liên lạc khả thi – đã là chuyện quá khứ. Nó cũng sẽ cho phép một số lượng lớn người hoặc thiết bị chia sẻ một kết nối LiFi duy nhất mà không lo hết băng thông.

Không cần đường ngắm

Thông thường, mọi người nghĩ rằng giao tiếp nhẹ có nghĩa là bạn cần một đường truyền trực tiếp từ trang web đến máy phát. Các kỹ thuật phản xạ tương tự được sử dụng là liên lạc vô tuyến được sử dụng với LiFi. IEEE đang nghiên cứu một tiêu chuẩn dành cho Bề mặt thông minh có thể cấu hình lại (RIS) như một cách để chuyển hướng có chủ ý các tín hiệu vô tuyến trong các hoạt động triển khai phức tạp. Tiến sĩ Harald Haas (Giáo sư Xuất sắc về Truyền thông Di động của Đại học Strathclyde và đồng sáng lập pureLiFi ) lần đầu tiên trình diễn công nghệ LiFi và đang làm việc với một nhóm sử dụng RIS như một giải pháp lai cho mạng di động và LiFi.     

Bằng cách sử dụng các kỹ thuật như ghép kênh phân chia theo bước sóng (WDM) và bộ phát LED phân tập góc, có thể đạt được phạm vi phủ sóng không theo đường truyền phức tạp và có chủ ý. Tôi có thể tưởng tượng việc triển khai trong đó sử dụng đường truyền di động với RIS để triển khai nhanh chóng khả năng truy cập biên an toàn. Nơi chùm tia truyền có thể được định hướng và tận dụng lợi thế vốn có của ánh sáng trước các mối đe dọa nghe lén.

Hỗ trợ kết nối có chủ ý

Với LiFi, có thể truyền dữ liệu tới các thiết bị được nhắm mục tiêu. Bạn có thể tạo một mạng không dây chỉ hoạt động với các thiết bị bạn chỉ định, cho phép thực hiện cách tiếp cận “có chủ ý” đối với thiết kế mạng.

Sóng vô tuyến không cung cấp loại độ chính xác này. Với sóng vô tuyến, thiết bị của bạn truyền dữ liệu theo mọi hướng và cách thông thường để hạn chế thiết bị nào có thể tham gia mạng là sử dụng công nghệ xác thực. Bằng cách sử dụng mức độ giảm ánh sáng cao, chúng tôi có thể đảm bảo hướng và vị trí như một phần của xác thực ở cấp tín hiệu.

Hiện tại, sự kết hợp rườm rà giữa cả Bluetooth và WiFi được sử dụng cho cùng một mục đích. Ánh sáng có thể làm cả hai việc trong một lần.

Kết nối không dây tại chỗ

Do băng thông thấp và rủi ro nhiễu cao của sóng vô tuyến, việc sử dụng WiFi thông thường để kết nối các thiết bị cố định là không thực tế. Để làm được điều đó, chúng ta vẫn dựa vào dây cáp hoặc tệ hơn là sử dụng hết phổ tần vô tuyến. Nếu một thiết bị nào đó không dây và không di động thì quang phổ vô tuyến quý giá sẽ bị lãng phí trên một thiết bị cố định.

Tuy nhiên, LiFi đã thay đổi tính toán này. Bằng cách cho phép truyền dữ liệu ở tốc độ cao và giữa các thiết bị cụ thể, LiFi sẵn sàng mở ra một tương lai nơi màn hình hoặc tín hiệu kỹ thuật số của bạn có thể kết nối không dây với máy tính của bạn.

Ngoài việc tách chúng ta khỏi dây cáp, một cách tiếp cận như thế này sẽ cho phép người dùng dành riêng thông tin liên lạc không dây dựa trên sóng vô tuyến cho các thiết bị thực sự cần chúng mà không làm tắc nghẽn sóng vô tuyến bằng dữ liệu có thể truyền qua LiFi.

Độ chính xác

Các kết nối LiFi có thể được xác định chính xác theo cách mà sóng vô tuyến không thể làm được. Mức độ chính xác này có nghĩa là bạn có thể biết chính xác từng thiết bị đang làm gì qua kết nối LiFi. Điều này rất quan trọng đối với thông tin có tính bảo mật cao và/hoặc nhân sự bị hạn chế.

Nếu bạn ở dưới một hình nón ánh sáng, vị trí của bạn được xác định chính xác đến từng centimet.

Bạn có thể theo dõi thiết bị nào đang truy cập một tệp cụ thể tại một vị trí cụ thể. Điều này cực kỳ hữu ích khi bạn muốn giới hạn quyền truy cập hoặc đảm bảo tính bảo mật của thông tin cụ thể bằng cách chỉ cho phép truy cập qua một khu vực cụ thể.

Đổi lại, bạn sẽ có được khả năng hiển thị nhiều hơn vào mạng của mình và tỷ lệ bảo mật cao hơn.

• Cisco C9115AXI-S
• Cisco C9120AXI-S
• Cisco C9130AXI-S
• Cisco C9105AXI-S

Ví dụ về trường hợp sử dụng LiFi: Quân đội Hoa Kỳ

Nếu bạn vẫn chưa bị thuyết phục về sức mạnh biến đổi của LiFi, hãy xem xét những cánh cửa mà công nghệ này đang mở ra cho Quân đội Hoa Kỳ.

Thông tin liên lạc truyền thống dựa trên sóng vô tuyến đặt ra một số vấn đề lớn trong môi trường quân sự. Chỉ cần gửi dữ liệu bằng sóng vô tuyến có thể tiết lộ vị trí của bạn cho kẻ thù. Ngoài ra, nếu kẻ thù có thể chặn và giải mã sóng vô tuyến, mọi dữ liệu bạn truyền tải đều có thể bị phát hiện. Việc sóng vô tuyến có thể bị gây nhiễu để ngăn chặn liên lạc chỉ làm trầm trọng thêm vấn đề sử dụng vô tuyến cho liên lạc quân sự.

LiFi giải quyết tất cả những vấn đề này. Các kết nối LiFi chính xác, được định hướng cho phép các tác nhân quân sự gửi thông tin với nguy cơ bị phát hiện hoặc can thiệp thấp hơn nhiều. Tính bảo mật cũng cao hơn nhiều vì sóng ánh sáng mục tiêu khó bị chặn hơn nhiều.

Đây là lý do tại sao, trích lời Andrew Foreman, CTO của Quân đội Hoa Kỳ tại Châu Âu & Châu Phi, “Các công nghệ LiFi giải quyết các vấn đề nghiêm trọng liên quan đến phần RF của quang phổ. Do khả năng phát hiện, gây nhiễu và xâm nhập thấp, FSO và LiFi cung cấp một hình thức liên lạc cực kỳ có khả năng sống sót khi xung đột trực tiếp với một đối thủ gần ngang hàng.”

Sóng vô tuyến đã phục vụ chúng ta rất tốt trong hơn một thế kỷ qua. Nhưng chúng ta đã gặp phải một số rào cản lớn liên quan đến tính bảo mật, độ tin cậy và hiệu suất của truyền thông Internet vốn chỉ phụ thuộc vào sóng vô tuyến.

Đó là lý do tại sao đã đến lúc tận dụng tối đa quang phổ ánh sáng làm nền tảng tốt hơn cho kết nối WiFi. Không chỉ phần cứng cần thiết – đèn LED – rẻ, dễ sản xuất và lắp đặt, mà như chúng tôi đã chứng minh tại các phương tiện liên lạc dựa trên ánh sáng và vô tuyến của Cisco , có thể cùng tồn tại bằng cách sử dụng chuyển vùng dựa trên tiêu chuẩn như 802.11r. Điều này có nghĩa là quá trình chuyển đổi sang LiFi có thể được thực hiện dần dần và không gây đau đớn.  

Vì vậy, đừng mong đợi bộ định tuyến hoặc điện thoại di động dựa trên sóng vô tuyến của bạn sẽ biến mất vào ngày mai. Nhưng hãy mong đợi một tương lai nơi LiFi cho phép và mở rộng trải nghiệm Internet không dây mà cho đến nay vẫn chưa thể tưởng tượng được.