26703715 مشاوره آموزشی رایگان

26703715 مشاوره آموزشی رایگان

دستیابی به موفقیت جدیدی برای اینترنت بی‌سیم

Harald Haas

Forget Wi-Fi. Meet the new Li-Fi Internet

What if we could use existing technologies to provide Internet access to the more than 4 billion people living in places where the infrastructure can't support it? Using off-the-shelf LEDs and solar cells, Harald Haas and his team have pioneered a new technology that transmits data using light, and it may just be the key to bridging the digital divide. Take a look at what the future of the Internet could look like.


تگ های مرتبط :

Communication, Demo, Design
می‌خواهم برای اولین بار برای همگان نشان دهم که این امکان وجود دارد که ویدئوd را از یک لامپ LED بااستاندارد موجود در بازار به سلول خورشیدی با یک لپ‌تاپ که به عنوان گیرنده عمل می کند منتقل کنم. در اینجا Wi-Fi ( اینترنت بی سیم) درگیر نیست، و تنها نور وجود دhرد. و شاید بخواهید بدانید که هدف از آن چیست؟ نکته این هست: برای کم کردن شکاف دیجیتالی گسترش عظیمی در اینترنت خواهیم داشت، و همچنین به ما امکان داشتن چیزی را میدهد که آن را « اینترنت اشیأء» می نامیم-- ده‌ها میلیارد دستگاه به اینترنت متصل شوند. از دیدگاه من، چنین گسترشی در اینترنت می‌تواند در شرایطی کار می‌کند
که از انرژی با کربن صفر ( پاکیزه ترین نوع انرژی) استفاده شود. این بدان معناست که نیاز داریم از زیر‌ساخت‌های موجود تا جایی که امکان دارد استفاده کنیم. و به همین دلیل هست که LED بوجود آمد. من برای اولین با در TED سال ۲۰۱۱، Li-Fi یا لایت فیدلیتی(Light Fidelity) را نشان دادم Li-Fi از LED موجود در بازارانتقال داده ها با سرعت فوق‌العاده زیادی به شیوه‌ای کاملا ایمن و مطمئن استفاده می‌کند. داده‌ها با نور منتقل می‌شوند، و تغییرات جزئی در شدت نور کدگذاری می‌شوند. اگر ما به پیرامومان نگاه کنیم، ما لامپ‌های LEDزیادی در اطرافمان میبینیم، خب این زیرساخت قوی برای Li-Fi پیرامون ما هست
اما تاکنون، از دستگاه‌های ویژهای--‌ به نام ردیاب کوچک عکس، برای رسیدن اطلاعات کدگذاری شده دردادهها استفاده کردهایم. می‌خواهم راهی بیابم تا از زیرساختهای موجود نیز استفاده کنم برای رسیدن اطلاعات از چراغ‌های Li-Fi . و به همین دلیل هست که من به دنبال سلول‌های و پنل‌های خورشیدی هستم. یک سلول خورشیدی نور را جذب می‌کند و به انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. به دلیل هست که می‌توانیم از سلول خورشیدی استفاده کنیم وموبایل‌هایمان را شارژ کنیم. اما نیازداریم که به خاطر داشته باشیم که داده‌ها در تغییرات کوچک نور کدکذاری شده‌اند پس اگر نوری که می‌رسد نوسان دشته باشد، انرژی موجود درسلول خورشیدی را برداشت می‌کند.
این بدین معناست ما مکانیسم اصلی در اینجا برای رسیدن اطلاعات از نور توسط سلول خورشیدی را داریم. زیرا نوسانات حاصل از انرژی برداشت شده برای انتقال داده‌ها عمل می‌کند. البته پرسش این هست: آیا می‌توانیم تغییرات خیلی سریع و کوچک نور را دریافت کنیم، مانند آنچه در نور LED هست؟ و پاسخ، بله می‌توانیم. ما در آزمایشگاه نشان دادیم که می‌توانیم تا ۵۰ مگابایت در ثانیه از یک سلول خورشیدی استاندارد موجود در بازار بگیریم. و این سریعتر از بیشتر پهنای باند‌های ارتباطی این روزهاست. بگذارید در عمل به شما نشان دهم.
در این جعبه یک لامپ استاندارد LED هست. این یک سلول خورشیدی استاندارد موجود در بازارهست؛ که به لپ‌تاپ وصل هست. و دستگاهی در اینجا داریم تا انرژی که از سلول خورشیدی برداشت میکنیم را قابل دیدن کند. این دستگاه چیزی را در لحظه نشان می‌دهد. چون که سلول خورشیدی را از نور محیط انرژی دریافت کرده. اکنون آنچه که در ابتدا می‌خواهم این هست که نور را روشن دهم. به سادگی سويیچ لامپ را روشن میکند. برای یک لحظه، متوجه می‌شوید که عقربه این دستگاه بالا می‌رود. خُب سلول خورشیدی، در یک لحظه، انرژی را از منبع نور غیر طبیعی دریافت می کند.
اگر این را خاموش کنم، می‌بینیم که عقربه آن پائین می‌آید. آن را روشن می‌کنم.... خُب ما انرژی را با سلول خورشیدی برداشت کردیم اما بعد می‌خواهم ویدئو را نمایش دهم. من این کار را بار فشار بر روی دکمه انجام دادم. خُب یک لامپ LED این ویدئو را نمایش می‌دهد توسط تغییر نور LED به روش خیلی ظریفی، به طوریکه نمی‌توانید با چشم‌هایتان آن تشخیص دهید، زیرا تغییرات بسیار سریعتر از آن هستند که قابل تشخیص باشند. اما برای اینکه این نکته ثابت شود، می توانم روی سلول خورشیدی را بپوشانم. خُب خیلی سریع متوجه می‌شوید که انرژی برداشت شده کاهش یافته
و نمایش ویدئو هم متوقف شد. اگر روی آن را بردارم دوباره ویدئو نمایش داده می‌شود. ( تشویق) می‌توانم آن را تکرار کنم. خب ما انتقال ویدئو و برداشت انرژی را متوقف کردیم. پس این نشان می‌دهد که سلول خورشیدی به عنوان گیرنده عمل می‌کند. اما حالا تصور کنید که لامپ LED در خیابان‌ها هستند، و هوا مه آلود. می خواهم شرایط مشابه مه را درست کنم. و به همین دلیل هست که یک دستمال پارچهای با خودم آوردم. ( خنده) بگذارید دستمال را روی سلول خورشیدی بکشم. ابتدا متوجه می‌شوید که انرژی برداشت شده کاهش می‌یابد، همانطور که انتظار آن می‌رفت،
اما ویدئو هنوز ادامه دارد. این بدان معناست که علی‌رغم اینکه این رویش پوشیده شده، نور قابل توجهی از دستمال عبور کرده و به سلول خورشیدی می‌رسد، خب سلول های خورشیدی توانایی آن را دارند که اطلاعات را بخوانند و این اطلاعات را ساطع کنند، و در این مورد، یک ویدئو با کیفیت بالاست آنچه که واقعا در اینجا مهم هست این است که یک سلول خورشیدی به گیرنده سیگنال‌های کدگذاری شده در نور با سرعت بالا تبدیل می شود. درحالی که عملکرد اصلی‌اش را به عنوان دستگاهی برای دریافت انرژی نگه‌ می‌دارد. و به همین دلیل است که امکان آن هست که از سلول های خورشیدی موجود در بام یک کلبه به عنوان پهنای باند گیرنده از یک ایستگاه لیزری نزدیک به تپه، یا یک لامپ تیر چراغ برق استفاده کنیم.
و واقعا اهمیتی ندارد که نور از کجا به سلول خورشیدی می‌تابد. و این برای سلول‌های خورشیدی نیمه شفافی که بصورت یکپارچه وارد پنجره می‌شود نیز درست هست. سلول های خورشیدی به مبلمان شهری، یا در واقع، سلول‌های خورشیدی با این میلیاردها دستگاهی یکپارچه میشوند که اینترنت را چیزها را شکل می‌هد. چون خیلی ساده، ما نمی‌خواهیم که این دستگاه به طور منظم شارژ کنیم، یا بدتر، هر چند ماه تعویض باتری کنیم. همانطور که به شما گفتم، این اولین باری هست که من این را به همگان نشان دادم. بیشتر در آزمایشگاه نمونه اولیه آن نشان داده شده.
اما من و تیم همکارم مطمئن هستیم که ما می‌توانیم این را به بازار در طی دو الی سه سال آینده ارائه کنیم. و ما امیدواریم که بتوانیم شکاف دیجیتالی را نزدیک کنیم، و همچنین همکاری کنیم تا میلیاردها دستگاه را به اینترنت متصل کنیم. و همه اینها بدون مصرف عظیم انرژی صورت گیرد-- به دلیل سلول های خورشیدی که کاملا بر عکس عمل می‌کنند. سپاسگزارم. (تشویق)
I would like to demonstrate for the first time in public that it is possible to transmit a video from a standard off-the-shelf LED lamp to a solar cell with a laptop acting as a receiver. There is no Wi-Fi involved, it's just light. And you may wonder, what's the point? And the point is this: There will be a massive extension of the Internet to close the digital divide, and also to allow for what we call "The Internet of Things" -- tens of billions of devices connected to the Internet. In my view, such an extension of the Internet can only work
if it's almost energy-neutral. This means we need to use existing infrastructure as much as possible. And this is where the solar cell and the LED come in. I demonstrated for the first time, at TED in 2011, Li-Fi, or Light Fidelity. Li-Fi uses off-the-shelf LEDs to transmit data incredibly fast, and also in a safe and secure manner. Data is transported by the light, encoded in subtle changes of the brightness. If we look around, we have many LEDs around us, so there's a rich infrastructure of Li-Fi transmitters around us. But so far, we have been using special devices -- small photo detectors,
to receive the information encoded in the data. I wanted to find a way to also use existing infrastructure to receive data from our Li-Fi lights. And this is why I have been looking into solar cells and solar panels. A solar cell absorbs light and converts it into electrical energy. This is why we can use a solar cell to charge our mobile phone. But now we need to remember that the data is encoded in subtle changes of the brightness of the LED, so if the incoming light fluctuates, so does the energy harvested from the solar cell. This means we have a principal mechanism in place to receive information from the light and by the solar cell,
because the fluctuations of the energy harvested correspond to the data transmitted. Of course the question is: can we receive very fast and subtle changes of the brightness, such as the ones transmitted by our LED lights? And the answer to that is yes, we can. We have shown in the lab that we can receive up to 50 megabytes per second from a standard, off-the-shelf solar cell. And this is faster than most broadband connections these days. Now let me show you in practice. In this box is a standard, off-the-shelf LED lamp.
This is a standard, off-the-shelf solar cell; it is connected to the laptop. And also we have an instrument here to visualize the energy we harvest from the solar cell. And this instrument shows something at the moment. This is because the solar cell already harvests light from the ambient light. Now what I would like to do first is switch on the light, and I'll simply, only switch on the light, for a moment, and what you'll notice is that the instrument jumps to the right. So the solar cell, for a moment, is harvesting energy from this artificial light source.
If I turn it off, we see it drops. I turn it on ... So we harvest energy with the solar cell. But next I would like to activate the streaming of the video. And I've done this by pressing this button. So now this LED lamp here is streaming a video by changing the brightness of the LED in a very subtle way, and in a way that you can't recognize with your eye, because the changes are too fast to recognize. But in order to prove the point, I can block the light of the solar cell. So first you notice the energy harvesting drops
and the video stops as well. If I remove the blockage, the video will restart. (Applause) And I can repeat that. So we stop the transmission of the video and energy harvesting stops as well. So that is to show that the solar cell acts as a receiver. But now imagine that this LED lamp is a street light, and there's fog. And so I want to simulate fog, and that's why I brought a handkerchief with me. (Laughter) And let me put the handkerchief over the solar cell. First you notice the energy harvested drops, as expected,
but now the video still continues. This means, despite the blockage, there's sufficient light coming through the handkerchief to the solar cell, so that the solar cell is able to decode and stream that information, in this case, a high-definition video. What's really important here is that a solar cell has become a receiver for high-speed wireless signals encoded in light, while it maintains its primary function as an energy-harvesting device. That's why it is possible to use existing solar cells on the roof of a hut to act as a broadband receiver from a laser station on a close by hill, or indeed, lamp post.
And It really doesn't matter where the beam hits the solar cell. And the same is true for translucent solar cells integrated into windows, solar cells integrated into street furniture, or indeed, solar cells integrated into these billions of devices that will form the Internet of Things. Because simply, we don't want to charge these devices regularly, or worse, replace the batteries every few months. As I said to you, this is the first time I've shown this in public. It's very much a lab demonstration, a prototype.
But my team and I are confident that we can take this to market within the next two to three years. And we hope we will be able to contribute to closing the digital divide, and also contribute to connecting all these billions of devices to the Internet. And all of this without causing a massive explosion of energy consumption -- because of the solar cells, quite the opposite. Thank you. (Applause)