Li-Fi

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Li-Fi

Li-FiはLight Fidelityの略語で、LED可視光通信を用いた高速光無線LANです。可視光通信(Visible Light Communications)は可視光を用いた無線通信技術ですが、その送信機としてはレーザー、蛍光灯、液晶、有機EL、LEDなどがあります。Li-Fiは可視光通信の中のLEDを用いたものと理解すればいいのかもしれません。

li-fi_2018_001_R(PureLiFi社 https://purelifi.com/technology/ より)

Li-Fiが世界に紹介されたのは、エジンバラ大学の物理学者ハラルド・ハース(Harald Haas)氏が、「2011年のTEDでの講演の際、電球を無線のルータとして使うというアイデアを述べたとき」という紹介が多いようです。ですが、日本では2003年にLEDの可視光通信の実用化に向けて、可視光通信コンソーシアム(Visible Light Communications Consortium)(※1)が発足しています。また、ネット上では2008年頃から研究されているという記述もありますが、2001年に「白色 LED 照明を用いた照明光通信の提案」(慶応義塾大学:小峯敏彦 他)という論文が発表されていますので、LEDを使ったデータ通信の研究は比較的古くから行われているようです。

(※1)2014年5月に、可視光通信コンソーシアムは発展し、一般社団法人として可視光通信協会(英文略称:VLCA)となっています。

Li-Fiの速度

Li-Fiの速度については、Wi-Fiの100倍と記したものが多く、今のところ速度は1Gbpsを達成しているとの記事が多いようです。そしてそれらの記事では、「1Gbpsは今実際に使われているWi-Fiのおよそ100倍ものスピード」と記されています。

ですが、そうなると今のWi-Fiのスピードはおよそ10Mbpsということになってしまいます。また、IEEE 802.11acは、規格として実現可能な最大通信速度が6,900Mbps(6.9Gbps)、実効値では1Gbps以上となっていますので、Wi-Fiの100倍というのはどう理解すればいいのでしょうか?元になっている記事には「・・・1 Gbps, which is roughly 100 times faster than Wi-Fi in the real world.」とありますので、このあたりが引用されているのかもしれません。

1GB/s(ギガバイト毎秒)であれば、1GB/sは8Gbps(8ギガビット毎秒)に相当するので、100倍というのも納得のいく数字かもしれません。実際に、2015年11月のサイエンスメディア「Science Alert」には、

And now, scientists have taken Li-Fi out of the lab for the first time, trialling it in offices and industrial environments in Tallinn, Estonia, reporting that they can achieve data transmission at 1 GB per second – that’s 100 times faster than current average Wi-Fi speeds.(https://sciencealert.com/li-fi-tested-in-the-real-world-for-the-first-time-is-100-times-faster-than-wi-fi より)

と書かれており、1Gbpsではなく1 GB per secondとなっています。

いずれにしろ、今のWi-Fiよりかなり速くなるようです。「International Journal of  Emerging Research in Management &Technology(May 2016)」には、

Li-Fi uses common household LED (light emitting diodes) light bulbs to enable data transfer, boasting speeds of up to 224 gigabits per second.(Li-Fiは一般的な家庭用LED(発光ダイオード)電球を使用して、最大224ギガビット/秒の速度を誇るデータ転送を可能にします。)

https://www.ermt.net/docs/papers/Special_Issue/2016/ICAE/34p.pdf より)

とありますので、理論的には224Gbpsの速度が出せるようです。これは2時間ほどの映画データを1秒間に18本もダウンロードできる速さとのことです。

2013年8月の「Business Wire」には、前述のエジンバラ大学のハラルド・ハース(Harald Haas)氏らの研究グループが、「シングルカラー/ LEDで1.67Gbpsまでのスピードを実証する画期的な研究を完了した」とあります。

また、2014年7月の「E&T(ENGINEERING AND TECHNOLOGY)」には、メキシコのソフトウェア開発会社であるSisoftが、可視光通信(VLC)技術を使用して、10Gbpsでインターネットデータを無線で伝送することに成功したとあります。

 Li-Fiのメリットとデメリット

Li-FiのWi-Fiよりも優れている点としては「LED素子を利用したセンサを利用でき、通信機器をコンパクトにできる」「今ある照明器具のインフラを活用できる」「新たな通信目的のエネルギーを必要としない」「病因などにある精密機器への配慮が必要ない」「現行のWi-Fiよりも通信速度が速い」「電波の干渉が起きない」「外部からのハッキングを防ぎやすくセキュリティが向上する」「電波法による免許申請が必要ない」などが挙げられるようです。

一方で、「使用環境は屋内に限定される」「部屋ごとにアクセスポイントが必要」といった制約もあります。

可視光通信の方法

LEDで送信される情報を受信する方法としてフォトダイオードとデジタルカメラの撮像素子であるイメージセンサーを用いる方法が考えられています。

フォトダイオード受信の特徴は、高速通信が可能であることや、光が当たっているところが通信範囲という高いセキュリティの確保などがあります。イメージセンサ受信は高速化が難しくデバイスが高価ということがありますが、複数の受信チャンネルが可能、送受信の位置が特定できる、屋外で対応や光学ズームで長距離通信も対応できる、混信や干渉がないといった特徴があります。

 

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