Новости про беспроводная связь и исследования и наука

Данный стандарт передачи информации не заменит Wi-Fi или 5G, однако даёт целый ряд преимуществ и новых возможностей в определённых сферах.

Стандарт Li-Fi называется IEEE 802.11bb. Он определяет порядок беспроводной передачи данных с большей скоростью и большей безопасностью, чем традиционные беспроводные методы. Он открывает путь для создания беспроводных устройств нового типа и обеспечивает совместимость различных устройств Li-Fi.

Технология Light Fidelity (Li-Fi), вместо радиоволн, использует мерцание света от обычных светодиодных ламп. Ресиверы, же, могут выявлять эти фотоны и конвертировать их в информацию. Пользователи не заметят мерцания, поскольку оно происходит на частотах выше 60 Гц. Кроме того, технология Li-Fi обеспечивает скорость в 100 раз выше, чем Wi-Fi, и, потенциально, может достигать 224 ГБ/с.

Над этой технологией работают такие компании, как pure-Li-Fi, Fraunhofer HHI и Philips. И все они предусматривают интеграцию своих систем в потолочное освещение зданий. Что касается Fraunhofer HHI, то она хочет интегрировать технологию в транспорт, задействовав фары автомобилей, уличное освещение и светофоры для реализации беспилотных систем вождения.

Технология Li-Fi имеет преимущества над Wi-Fi в плане безопасности, поскольку свет не распространяется за пределы стен. К тому же она может прийти на помощь в местах, где не проходит радиосигнал, например, в туннелях. В то же время у неё есть и очевидные недостатки. Антенна Li-Fi всегда должна быть направлена на источник, и малейшее затенение лишает устройство связи.

Таким образом, технология Li-Fi сейчас рассматривается как дополнение к современным средствам связи, а не как их полная замена.

Учёные применили несколько стандартных роутеров TP-Link Archer A7 AC1750, которые разместили в каждом углу комнаты. В комнате находилось несколько человек. После этого алгоритмы на основе ИИ анализировали интерференцию сигнала Wi-Fi, которую создавали люди.

Радиоизображения, созданные на основе Wi-Fi мониторинга, были достаточно точными. Также уверялось, что они были настолько хороши, как «при подходе съёмки изображений».

Данная технология имеет ряд преимуществ перед традиционными камерами. Во-первых, радиоизображение позиции человека более уважительно к его приватности. Также такой метод не требует освещения, а позиция человека может быть зафиксирована даже, если нет прямой видимости, необходимой для камеры. В сравнении с другими радио-технологиями, вроде радаров и лидаров, использование Wi-Fi куда менее энергозатратно.

В настоящее время технология ещё не идеальна. Если люди занимают неестественные позы, то ИИ не всегда может их корректно распознавать. Кроме того, проблемы возникают, если в комнате слишком много предметов.

Беспроводные сети имеют преимущества в виде свободы, но в плане скорости и безопасности они заметно уступают проводным подключениям. Но благодаря разработке IMDEA Networks Institut всё может измениться.

«Основополагающие протоколы и алгоритмы, что мы разработали, предоставляют ключевые элементы для масштабируемости беспроводных сетей», — заявил лидер проекта доктор Джорг Уидмер. «По аналогии с эволюцией проводного Ethernet от разделённой сети к полностью коммутируемой, мы предвидим будущее беспроводных сетей, состоящих из множества высоконаправленных каналов в поле прямой видимости (line-of-sight — LOS), для связи между точками доступа (access points — AP) и конечными устройствами».

«Чтобы устойчиво работали в экстремальном радиочастотном окружении, каналам придётся подключаться и исчезать за короткий промежуток времени. Несущая волна использует угловую информацию для быстрого установления направления антенн миллиметрового диапазона. Архитектура объединяет локационные системы и составляет карту радиочастотного окружения, позволяя быстро подключаться к лучшей точке доступа и палитре направленной антенны, а также определять направление к источнику используя предиктивную локацию как контекстную информацию. Точки доступа размещаются повсеместно для обеспечения постоянной передачи данных, даже в случае мобильности и блокировки. Проект создаёт сеть с механизмом менеджмента крайне низкой избыточности, которая охватывает устройства с высокой плотностью».

По информации доктора Уидмера, конечная система позволяет создавать беспроводную сеть на скорости, сопоставимой с оптоволоконной сетью, повышая масштабируемость и снижая количество устройств, разделяющих одну точку доступа.

Разработчик отмечает, что проект нацелен не на замену Wi-Fi, а для беспроводной организации последней мили.

Команда смогла создать телефон с «практически нулевым энергопотреблением», который получает необходимые микроватты энергии от радиосигналов, передающихся от базовой станции, расположенной на расстоянии в 10 метров.

Как пояснил профессор Шьям Голлакота, соавтор разработки, дополнительное питание устройство может получать также из окружающего света с помощью миниатюрных фотодиодов, размером с рисовое зёрнышко.

Сейчас телефон потребляет 3,5 микроватта и способен соединиться с базовой станцией на расстоянии 15 метров и совершать звонки. При этом телефон не имеет традиционного аналого-цифрового преобразователя, и передаёт данные в аналоговом виде, а передающая антенна потребляет минимум энергии. Также устройство не может пока работать в традиционном телефонном режиме, а способно в один момент времени либо принимать, либо передавать сигнал.

Однако у технологии хватает проблем. Современные смартфоны «требуют намного больше, чем 3,5 мкВт, поскольку оснащены быстрым процессором, RAM и внутренним накопителем, а также энергоёмкими экранами». К тому же безопасность у аналоговой связи по-простому отсутствует. Так что до коммерческого решения исследователям пока далеко.

В настоящее время существуют разработки беспроводной передачи данных на скорости в 100 Гб/с, однако они работают на расстоянии нескольких сантиметров, а потому не имеют коммерческого будущего.

И вот исследователи Токийского института технологии создали систему, передающую данные на скорости 34 Гб/с. Наото Осима, один из учёных, стоящий за этой разработкой, заявил: «производительности устройств фактически достаточно для беспроводных коммуникаций на малом расстоянии, таких как загрузки с терминалов оплаты, что и может стать первым применением технологии». На самом же деле технология вполне работоспособна на расстоянии до 10 м, чего может оказаться достаточным даже для домашнего использования.

Также данная разработка может оказаться полезной при создании поистине беспроводного решения для виртуальной реальности, которая требует огромного потока передачи данных между шлемом и компьютером.

Сам же Осима уверен, что технология позволит сделать гигантский скачок в беспроводных технологиях, увеличив скорость передачи данных до 1 Тб/с.

Данная система использует способности светодиодов излучать свет в спектре, не видимом человеком. Сейчас прототип системы WiFO выглядит как обычный потолочный LED светильник, вытянутый вдоль стены. Но что же на счёт скорости? По данным самих изобретателей, каждое устройство, подключённое посредством WiFO, может принимать данные на скорости порядка 50—100 Мб/с.

Обычные WiFi системы, имеющиеся на рынке, способны обеспечивать ту же скорость, но в реальности полоса пропускания делится между всеми подключёнными устройствами. Таким образом, 100 мегабитный WiFi, при условии подключения десятка устройств, вполне может выдавать лишь 10 Мб/с. И если в доме или офисе имеется много одновременно подключённых устройств, то приходится решать сложную проблему обеспечения высокой скорости интернета.

Учёные из университета ищут компанию, в которой можно было бы протестировать их разработку, которая выглядит многообещающе. Тинх Нгуйен со своими коллегами, уверяет, что ресивер для их системы стоит всего-навсего один доллар, и он адаптируем для стандарта USB. Это означает, что команда уже обладает патентом на свою разработку и теперь ищет способы её реализации для продолжения исследований.

Технология сфокусирована вокруг концепции того, что свет способен передавать информацию таким же образом, как это делают радиоволны. Чи Нан, профессор информационных технологий из шанхайского Фуданского Университета совместно с Шанхайским Институтом Технической Физики, усовершенствовали систему передачи информации с помощью света и представили наборы Li-Fi, которые они и хотят продемонстрировать на мероприятии China International Industry Fair в следующем месяце.

Представленные системы обеспечивают скорость связи в 150 Мб/с для четырёх компьютеров, используя для этого лишь светодиод мощностью 1 Вт.

Сейчас светодиоды очень быстро вытесняют лампы накаливания благодаря своей долговечности и низкому энергопотреблению. Светодиоды способны мерцать с очень высокими частотами. Настолько высокими, что их можно увидеть лишь через видоискатель камеры, когда частоты кадров и мерцания накладываются. И вот меняя частоты этого мерцания и можно обеспечить передачу информации.

Основы технологии Li-Fi были заложены профессором Гэральдом Хаасом из университета Эдинбурга ещё в 2011 году. Тогда он провёл демонстрацию этой технологии на конференции TED, передав через светодиод поток HD качества. Однако сейчас его представитель отмечает, что ничего не может сказать о достижении китайцев, пока не увидит работу технологии в деле.

Эксперт по безопасности Карстен Ноль (Karsten Nohl) отметил, что уязвимость в шифровании позволяет неавторизованным пользователям получить цифровой ключ SIM карты отправкой на устройство текстового сообщения, замаскированное под сообщение оператора. Получив доступ к цифровому ключу, Ноль может отправить вирус на мобильный телефон посредством нового текстового сообщения. Он добавил, что вирус позволяет ему прослушивать звонки, делать мобильные приобретения и даже «подражать владельцу телефона».

Ноль отметил, что весь процесс занимает менее двух минут, а под угрозой поражения оказались примерно 750 миллионов устройств по всему миру. Данная проблема была выявлена в SIM картах, в которых используются старый метод шифрования, известный как Стандарт по шифрованию данных (DES), используемый в половине всех сотовых телефонов в мире.

Исследователь пояснил, что три четверти сообщений, направленных на телефоны с шифрованием DES были распознаны SIM картой как поддельные. Он отметил, что остальная четверть устройств отправляла назад ошибку со служебной информацией, которая позволяла ему получить цифровой ключ SIM.

Тем не менее это ничто, по сравнению с достижением немецких учёных. TechWeek Europe сообщает, что исследователи из института Фраунгофера прикладной физики твёрдого тела и Института Технологии Карлсрухе сумели передать данные по беспроводному каналу на скорости 40 Гб/с, что является новым мировым рекордом. По словам учёных, скорости связи, которую они достигли, «достаточно для передачи полного DVD менее чем за секунду».

Передача данных была осуществлена на расстояние в 1 км с использованием сверхвысокочастотного оборудования. Частота несущей волны составила 240 ГГц. Для работы на таких частотах размер устройств должен колебаться в пределах от 3 до 1,5 мм, что «делает радиоканал более лёгким для развёртывания, по сравнению с оптическими системами открытого пространства». Кроме того, радиоканал совершенно нечувствителен к таким атмосферным явлениям как дождь или туман.

Сетевые инженеры работавшие над проектом рассказали изданию, что новая беспроводная технология может быть использована для организации интернет-подключений подобным оптоволоконным, в областях, где ранее был недоступен высокоскоростной доступ в Сеть. Таким образом речь не идёт об использовании технологии в масштабах подобных Wi-Fi, сейчас она предполагается к использованию лишь в местах, где невозможно проложить магистральное оптоволокно.