تعرفوا معنا ما هي#تقنية_ اللاي_ فاي LiFi أو نقل البيانات عبر الضوء..أوالعمل وفق الإضاءة أو الاعتمادية على الضوء “LED” ..-مشاركة:الدكتور حازم فلاح سكيك.

لاي فاي
من ويكيبيديا
لاي فاي أو «Li-Fi» إختصار لمصطلح، و أقرب المعاني لهذا المصطلح هو ( العمل وفق الإضاءة أو الاعتمادية على الضوء “LED” ) و بالمعنى العملي لهذه التقنية هو نقل البيانات عن طريق الضوء . وهي تقنية اتصالات لاسلكية ضوئية عالية السرعة، تعتمد على الضوء المرئي كوسيلة لنقل البيانات بدلا من ترددات الراديو التقليدية الواي فاي «WiFi»، وهي من ابتكار أستاذ هندسة الاتصالات بجامعة أدنبرة باسكتلندا “هارلد هاس” وقد صنفت كواحدة من أفضل الابتكارات لعام 2011 حسب مجلة التايم الأمريكية.
مميزاتها
الأمان
عملية نقل البيانات باستخدام تقنية Li-Fi تكون محصورة في المساحة التي يصلها الضوء، وبالتالي لن يتم تسريبها للخارج، وهذا سيفوت الفرصة على المخترقين والمتجسسين للوصول إلى الأجهزة والهواتف لسرقة البيانات، فهذه لا تعتمد على موجات الراديو مثل باقي التقنيات الموجودة حاليا، ولكنها تعتمد على موجات الضوء المرئي، وهذا يجعل التحكم بها و توجيهها سهل للغاية على عكس موجات الراديو التي لا يمكن التحكم بها بأي حال من الأحوال فهي في كل مكان! وقد يعتبر البعض هذه السمة عيب في هذه التقنية حيث ستكون عملية نقل البينات مقتصرة فقط على مكان محدود، إلا أن انتشار المصابيح الكهربائية في كل مكان لن يشعر المرء بقصور في هذه التقنية الجديدة!
السرعة
من أهم المميزات التي تقدمها تقنية Li-Fi هي السرعة الجبارة في نقل البيانات، فالتقنية تعتمد على موجات الضوء المرئي، ومن المعلوم أن موجات الضوء المرئي ذات تردد أكبر من تردد موجات الراديو بمقدار 10000 ضعف.
التكاليف
بفضل تقنية Li-Fi فلن نحتاج إلى المزيد من الأسلاك و التوصيلات والكابلات، كما أننا لن نحتاج إلى بناء أبراج ومحطات جديدة، لأننا بالفعل نمتلك “البنية التحتية” لهذا التقنية، وهي المصابيح الكهربائية، التي يقدر عددها بالمليارات من المصابيح، لذا يمكن اعتبار كل مصباح محطة تقوية قائمة بذاتها!
التشويش
تقنية Li-Fi لا تشوش على أجهزة الملاحة والأجهزة الطبية و الصناعية الحساسة، مثلما تفعل تقنيات الاتصال المعتمدة على موجات الراديو، ولهذا فإنه باستخدام تقنية Li-Fi الضوئية يمكن استخدام الإنترنت عبر الهواتف والحواسيب المحمولة واللوحيات في المستشفيات و الطائرات والمصانع بل وحتى المنشآت الصناعية الحساسة مثل: مصانع البتروكيماويات والتي قد يحدث فيها “كوراث” في حالة وصلتها موجات الراديو، ولذا تعد تقنية Li-Fi الأكثر ملائمة في مثل هذه الحالات!
يمكن التعبير عن المميزات كالآتي
1- الأطياف الشاغرة ( Radio Spectrum ) أكثر ما يميز هذه التقنية هو عدم اعتمادها على أطياف الراديو ,فهناك مشكلة تكبر يوما بعد يوم وهو انه لم يعد هناك شاغر في اطياف الراديو المستخدمة حاليا و صعوبة إدارة هذه الأطياف لدرجة تسمية هذه المشكلة بأزمة الأطياف.
2- سوف تسمح بدخول خدمات اللاسلكي لاماكن كان محضور استخدام اللاسلكي فيها بسبب تشويشها على بعض الاجهزة الحساسة بها مثل المستشفيات و الطائرات و المنشئات العسكرية …الخ .
3- أطياف الضوء اعرض ب 10000 مرة من أطياف الراديو مما يسمح بنقل كميات ضخمة من البيانات بسرعات أكبر .
4- وجود البنية التحتية لهذه التقنية مسبقا ( الكهرباء ) فهي موجودة في كل مكان و ما ينقصك هو فقط مصباح LED يحمل مستقبل و مرسل .
5- توفير الطاقة في كل من المنازل والأجهزة ف LED تعتبر موفر حقيقي للطاقة مقارنتا بباقي المستقبلات اللاسلكية .
6- السعر المنخفض لمصابيح LED فهي رخيصة و تتمتع بعمر طويل عمليا .
7- التلوث الإشعاعي حيث أن LED أمنة فهي عباره عن ضوء فقط .
8- متوفر في كل مكان تقريبا حيث أن الإضاءة موجودة في كل مكان فتقريبا لا يخلو مكان من وجود اضاءة .
9- الأمن حيث أن البيانات سوف تكون محصورة بين الجدران عند استقبالها فلا مجال لتسربها .
لاي فاي هي المستقبل
يزداد انتشار الاتصالات اللاسلكية التي تعتمد على موجات الراديو ويزداد معها بشكل مهول انتشار الأجهزة التي تبث وتستقبل البيانات عبر الإنترنت من خلال شبكات المحمول أو من خلال شبكات الواي فاي، وتشير كل الأرقام والإحصائيات إلى ازدياد غير مسبوق في كمية البيانات كنتيجة طبيعية لزيادة أعداد الأجهزة المحمولة التي لها القدرة على الاتصال بالإنترنت وإرسال واستقبال البيانات، كذلك الانتشار المتزايد للهواتف الذكية المتصلة بالإنترنت وما تحتويه من مزايا متقدمة مثل: إجراء المكالمات الهاتفية بالفيديو، و سهولة الوصول إلى المواقع الاجتماعية.
كل هذه الأسباب و أكثر أدت في النهاية إلى ما نراه الآن من الزيادة غير المسبوقة في استهلاك البيانات، وبالتالي زيادة الضغط على الشبكات اللاسلكية الحالية، وهنا تبرز حلول مؤقتة تتمثل في توسيع الشبكات اللاسلكية و ترقيتها، إلا أن هذه الحلول لم تفِ بالمتطلبات، وما زالت الشبكات اللاسلكية الحالية عاجزة عن مسايرة هذا الكم الهائل من البيانات، لذا يكون المخرج الوحيد من هذه المشكلة هو التوجه لاستخدام وسائل جديدة لم تستخدم بعد لنقل البيانات، ويستطيع الضوء المساهمة في حل هذه المشكلة لأنه يتيح طيف من الترددات المغناطيسية أكبر 10000 مرة من من موجات الراديو التي تعتمد عليها تقنية الواي فاي.
طريقة العمل
المبدأ الأساسي لهذه التقنية يعتمد على العرض الطيفي ( Board of spectrum ) الخاص بالضوء هنا المقصود عرض الترددات ، حيث أن العرض الترددي للضوء أكبر ب 10000 مرة من العرض الترددي الخاص بال Wi-Fi مما يسمح بوجود عرض ترددي واسع جدا يمكن الاستفادة منة ، و يتم عمل ذلك من خلال المصابيح و لكن ليست أي مصابيح حيث يجب أن تكون مصابيح LED بالتحديد !!! و السبب في ذلك هو أن إضاءة ال LED تكون بالأصل متقطعة (flickering) بمعدلات عالية جدا حيث لا تدرك إبصارنا هذا التقطع ، و يفيد هذا التقطع بإنشاء ما يسمى ب Binary Code أي 0 و 1 وهو الشكل الأصلي للبيانات في أجهزة الحواسيب … كما أن هذه التقنية لا تولد أي إشعاع كما في ال Wi-Fi فهو في النهاية ضوء .
يجب أن تكون المصابيح مضاءة حتى تستطيع الاتصال بالشبكة، ولكن هذا لا يشكل عائقا كبيرا، فمثلا الشركات والمصانع تستخدم المصابيح بصورة تقليدية أثناء فترة العمل، كذلك المنازل تستخدم الإضاءة أثناء الليل، لكن على الرغم من ذلك فإنك لست مضطرا لإضاءة تلك المصابيح أثناء فترة النهار، لأنه يمكن لهذه المصابيح تخفيض إضاءتها بحيث لا يمكن ملاحظتها ومع ذلك تستمر عملية نقل البيانات ولكن بسرعة أقل، وفي كل الأحوال يجب أن يكون المكان ذا إضاءة جيدة فكلما كانت الإضاءة جيدة كانت سرعة نقل البيانات أسرع، وكلما كانت الإضاءة خافتة كانت السرعة أقل.
لن نحتاج إلى مصابيح من نوع خاص، فقط سنحتاج إلى دمج رقاقة صغيرة داخل المصباح لبث البيانات، وبالتالي سنحتاج لاستبدال المصابيح الموجودة حاليا بمصابيح LED ذات الضوء الأبيض تحمل تلك الرقاقات، وهي ليست غالية فسعرها لا يختلف عن سعر المصابيح العادية!
لن يشوش ضوء الشمس أو أي مصدر إضاءة آخر على عملية نقل البيانات، لأن هذه التقنيات تعتمد على رقائق تقوم بترشيح وفلترة لضمان عدم تأثر عملية نقل لبيانات، وبالتالي فإن وجود أي مصادر ضوء إضافية فإنها لا تقوم بأي تأثير يذكر على عملية نقل البيانات.

ما هي تقنية اللاي فاي LiFi وكيف تعمل؟

الدكتور حازم فلاح سكيك 

ما هي تقنية اللاي فاي LiFi وكيف تعمل؟

في الآونة الاخيرة سمعنا كثيرا في النشرات الاخبارية العلمية والتقينية عن تكنولوجيا جديدة يشار لها بالاسم لاي فاي LiFi، وهي من ابتكار أستاذ هندسة الاتصالات بجامعة أدنبرة بأسكتلندا هارلد هاس  Harald Haas وقد صنفت كواحدة من أفضل الابتكارات لعام 2011. وقد جذبت انتباهنا لما جاء عن مزاياها العديدة وبالاخص السرعة التي توفرها لنا بالاتصال في شبكة الانترنت والتي تفوق قدرة شبكات الواي فاي بأكثر من 100 مرة.

وكالمعتاد تقنية جديدة ومزايا عديدة لابد وان خلفها علم وفيزياء وفي هذا المقال من كيف تعمل الاشياء سوف نقوم بتسليط الضوء لشرح تقنية اللاي فاي وكيف ستقوم بتغير اتصال العالم بالانترنت.

ما هي تقنية اللاي فاي LiFi؟

تقنية اللاي فاي LiFi هي عبارة عن تكنولوجيا اتصالات لاسلكية ذات سرعة عالية تستخدم الضوء المرئي لنقل المعلومات. ومن هنا جاءت التسمية Li من الاحرف الاولى لكلمة ضوء Light. وهي تقنية تشبه كثير تقنية الواي فاي التي تحدثنا عنها في مقال كيف تعمل تقنية الواي فاي كما ان هناك الكثير من الاختلافات في نفس الوقت. تتشابه تقنيتي الواي فاي واللاي فاي في ان كلاهما يعتمد على الاتصالات اللاسلكية، لكنهما مختلفتين جدا فيما بينهما، في حين ان الواي فاي تعتمد على امواج الراديو في الاتصالات ونقل البيانات فان اللاي فاي تستخدم الضوء المرئي او ضوء الاشعة تحت الحمراء وضوء الاشعة فوق البنفسجية. بمعنى ان تقنية اللاي فاي LiFi تستخدم الضوء المرئي مثل الضوء الصادر عن مصابيح الانارة العادية.

كيف تعلم تقنية اللاي فاي LiFi؟

ما هي تقنية اللاي فاي LiFi وكيف تعمل؟

عند تطبيق تيار مستمر على مصباح ليد LED تتحرر من مصباح الليد حزم من الطاقة والتي نطلق عليها اسم الفوتونات photons والتي نراه باللون الابيض. اذا تغير التيار المطبق على مصباح الليد بدرجة طفيفة فان الضوء الصادر سوف يتغير ايضا. ولكن هذا التغير في شدة الضوء لا تستطيع عين الانسان ان تدركه. ويفيد هذا التغير بإنشاء ما يسمى بـ Binary Code أي 0 و 1 وهو الشكل الأصلي للبيانات في أجهزة الكمبيوتر. وحيث ان مصابيح الليد من الاجهزة شبه الموصلة semiconductor devices فانه يمكن التحكم في مقدار التيار الكهربي والضوء الصادر بسرعات كبيرة جدا، والتي يمكن رصدها باستخدام كاشف ضوئي photodetector يقوم بتحويل الضوء إلى تيار كهربي مرة اخرى.

بهذه الطريقة تستخدم تقنية اللاي فاي LiFi الضوء المرئي الصادر عن مصابيح الليد لنقل البيانات وتوفر سرعة اتصال عالية بشبكة الانترنت.

مزايا اللاي فاي LiFi

حيث اننا نستخدم الضوء المرئي الصادر عن المصابيح في حياتنا اليومية وتتواجد تقريبا في كل مكان في المنازل والمدارس والمساجد والمقاهي والاماكن العامة والطرقات، فبالتالي فان لتقنية اللاي فاي LiFi مزايا عديدة وغير مسبوقة في تقنية الاتصال اللاسلكي بشبكة الانترنت.

ما هي تقنية اللاي فاي LiFi وكيف تعمل؟

حيث ان مصابيح الاضاءة متوفرة في كل الاماكن فان الاتصال بشبكة الانترنت سيصبح متاحا في كل مكان من خلال تقنية اللاي فاي LiFi. وكما ذكرنا سابقا ان اللاي فاي تعتمد على الضوء المرئي وهذا له الكثير من الفوائد من اهمها انها تستطيع ان تنقل معلومات اكثر بكثير من امواج الراديو المستخدمة في تقنية الواي فاي.

يشغل طيف الضوء المرئي مدى ترددي اكبر بـ 10,000 مرة من المدى الترددي لطيف امواج الراديو. كما ان تقنية اللاي فاي تعمل على زيادة bandwith بحوالي 100 مرة من ما هو متوفر الان بتقنية الواي فاي. وهذا الامر ممكنا فقط لان تقنية اللاي فاي تنقل البيانات بمعدل يصل إلى 224 جيجا بايت في الثانية (224 Gb/s)!

ما هي تقنية اللاي فاي LiFi وكيف تعمل؟

كما ان تقنية اللاي فاي مناسبة جدا في مناطق حساسة للاشعة كهرومغناطيسية مثل المستشفيات والطائرات ومحطات الطاقة النووية حيث يكون التداخلات في الامواج الكهرومغناطيسية تشكل خطرا.

وبفضل تقنية Li-Fi فلن نحتاج إلى المزيد من الأسلاك و التوصيلات والكابلات، كما أننا لن نحتاج إلى بناء أبراج ومحطات جديدة، لأننا بالفعل نمتلك البنية التحتية لهذا التقنية، وهي المصابيح الكهربائية، التي يقدر عددها بالمليارات من المصابيح، لذا يمكن اعتبار كل مصباح محطة تقوية قائمة بذاتها

لا يوجد مجال للشك في ان تقنية اللاي فاي LiFiسوف تغير طريقة اتصالنا بشبكة الانترنت، لكن في نفس الوقت لا يعني هذا اننا سوف نتخلى عن شبكات الواي فاي تماما لان شبكات الواي فاي انتشرت بشكل كبير في حياة ملايين الناس، لكن تدريجيا مع السرعات الكبيرة والاتصال الامن بتقنية اللاي فاي سوف نتجه تدريجيا نحو هذه التقنية الجديدة وخصوصا اذا علمت ان فيلم عالي الجودة يصل حجمه إلى 32 جيجا بايت يمكنك تحميله في دقائق معدودة.

**

Li-Fi تقنيّة جديدة منافسة للـ WiFi؟ إليكم أبرز ميزاتها

03-09-2017 | 15:51 المصدر: “النهار”إعداد: هديل كرنيب

أضف للمفضلة

Li-Fi تقنيّة جديدة منافسة للـ WiFi؟ إليكم أبرز ميزاتها

Li-Fi تقنيّة جديدة منافسة للـ WiFi؟ إليكم أبرز ميزاتها

A+A-

من منّا لا يستخدم الـ Wifi في حياته اليومية وباستمرار سواء في المنزل أو مكان العمل، وحتى في المجمّعات التجارية وعلى الطرق! ولكن هذه التقنية لم تعد هي الوحيدة التي تسمح لنا بالاتصال اللاسلكي بشبكة الإنترنت، إذ إنّ ما يجهله العديد من الناس اليوم هو وجود تقنية «لاي فاي» أو«Li-Fi» وهي تقنية اتصالات لا سلكية ضوئية عالية السرعة، تعتمد الضوء المرئي كوسيلة لنقل البيانات، وهذا ما يدلّ عليها اسمها الكامل Light Fidelity . 

ما هي هذه التقنية

اخترع تقنية Li-Fi خلال سنة 2011 العالم هارلد هاس أستاذ هندسة الاتصالات في جامعة أدنبرة في اسكتلندا لنقل البيانات. وهذه التقنية تعتمد الضوء المرئي كوسيلة لنقل البيانات بدلاً من تردّدات الراديو التقليدية WiFi، وقد صنّفت كواحدة من أفضل الابتكارات لعام 2011 حسب مجلة “تايم” الأميركية.

Li-Fi شبيهة كثيراً بتقنية WiFi ولكن الفرق بينهما هو أنّ الواي فاي تعتمد الأمواج الراديوية بينما اللاي فاي تعتمد الضوء المرئي. وحتى الآن يرى الخبراء أنّ تقنية Li-Fi تتميز عن سابقتها WiFi من ناحية الأمان والسرعة ورخص التكلفة وقلة التشويش وعدم خضوعها لمشكلة الترددات المحجوزة في الطيف الراديوي.

طريقة عمل هذه التقنيّة

طريقة عمل هذه التقنيّة سهلة جداً فهي لا تحتاج إلى مصابيح من نوع خاصّ إنما فقط إلى دمج رقاقة صغيرة داخل المصباح لبث البيانات، من ثم استبدال المصابيح الموجودة بمصابيح LED ذات الضوء الأبيض التي تحمل تلك الرقاقات. أما الأجهزة المستقبلة للخدمة، فيكفي إضافة رقاقة صغيرة لاستقبال البيانات، أو عن طريق الكاميرا الرقمية الموجودة في الهاتف.

مميزات Li-Fi

تتميز هذه التقنية بأنها تحصر عملية نقل البيانات في المساحة التي يصلها الضوء، وبالتالي لن يتم تسريب أيّ شيء للخارج، وهذا ما سيجعل من عملية القرصنة والتجسّس صعبة للغاية والحدّ من قدرة القراصنة على الوصول إلى جهازك أو هاتفك والاستيلاء على بياناتك، نظراً لأنّ هذه التقنية لا تعتمد موجات الراديو ولكنها تعتمد موجات الضوء المرئي، وهذا ما يجعل من التحكّم بها وتوجيهها سهلاً للغاية على عكس موجات الراديو التي لا يمكن التحكّم بها. وفيما يرى البعض هذه السمة عيباً في هذه التقنية لكون عملية نقل البيانات مقتصرة فقط على مكان محدود، انتشار المصابيح الكهربائية في كل مكان لن يجعلك تشعر بضعف هذه التقنية الجديدة.

ومن مميزات هذه التقنية أيضاً أنها لا تشوّش على أجهزة الملاحة والأجهزة الطبّية والصناعية الحسّاسة مثلما تفعل تقنيات الاتصال المعتمدة على موجات الراديو، ولهذا فإنه باستخدام تقنية الاتصال الضوئية يمكن استخدام الإنترنت عبر الهواتف والحواسب المحمولة واللوحيات في المستشفيات والطائرات والمصانع، بل حتى المنشآت الصناعية الحسّاسة.

 كذلك تتميز هذه التقنية بأنها متوفرة في أيّ مكان مهما اختلفت ظروفه وصعبت، فإحدى خواصّ الضوء هي القدرة على النفاذ خلال الماء لتردده العادي على عكس موجات الراديو التي لا تستطيع النفاذ خلال الماء، وبالتالي فإن تقنية Li-Fi تسمح بنقل البيانات تحت الماء وفي الأعماق.

الإضاءة هي الأساس


إلّا أنّ ما يمنع هذه التقنية من العمل هو انقطاع الكهرباء عن المصابيح، إذ يجب أن تكون المصابيح مضاءة حتى تستطيع الاتصال بالشبكة. ولكن هذا لا يشكل عائقاً كبيراً، فمثلاً الشركات والمصانع تستخدم المصابيح بصورة تقليدية أثناء فترة العمل، كذلك المنازل تستخدم الإضاءة أثناء الليل، لكن على الرغم من ذلك فإنك لست مضطراً لإضاءة تلك المصابيح أثناء فترة النهار، لأنه يمكن لهذه المصابيح خفض إضاءتها بحيث لا يمكن ملاحظتها ومع ذلك تستمرّ عملية نقل البيانات ولكن بسرعة أقلّ. وفي كل الأحوال يجب أن يكون المكان ذا إضاءة جيدة، فكلما كانت الإضاءة جيدة كانت سرعة نقل البيانات أسرع ، وكلما كانت الإضاءة خافتة كانت السرعة أقلّ. 

شركات روسيّة وصينيّة تعمل على تطوير هذه التقنيّة

حالياً بدأت شركات روسية وصينية العمل على تطوير هذه ال#تكنولوجيا، إذ تعتبر Li-Fi واعدة في عالم الاتصالات، حيث سيمثل استخدامها نقلة ثورية للعالم، فتقنية Li-Fi تستخدم الآن بالفعل ولكن على نطاقات محدودة كجامعة كيو في اليابان، وشركة بايت لايت، وجامعة أدنبرة وجامعة أكسفورد. ويقوم بتطوير تلك التقنية فريق من كبرى شركات الاتصال حول العالم.

تعليقات الفيسبوك

التعليقات مغلقة