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| 紹介された | 2011年3月 |
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| 業界 | デジタルコミュニケーション |
| コネクタタイプ | 可視光通信 |
| 物理的範囲 | 可視光線スペクトル、紫外線および赤外線 |
Li-Fi （ LiFiとも表記）は、光を利用してデバイス間でデータや位置情報を送信する無線通信技術です。この用語は、2011年にエディンバラで開催されたTEDGlobalの講演でハラルド・ハース氏によって初めて紹介されました。[1]
Li-Fiは、可視光、紫外線、赤外線スペクトルを介して高速でデータを送信できる光通信システムです。現状では、可視光でのデータ送信にはLEDランプのみが使用できます。 [2]
エンドユーザーの観点から見ると、この技術はWi-Fiに似ています。主な技術的な違いは、Wi-Fiが無線周波数を使用してアンテナに電圧を誘導してデータを送信するのに対し、Li-Fiは光強度の変調を使用してデータを送信することです。Li-Fiは、電磁干渉の影響を受けやすいエリア（航空機の客室、病院、軍隊など）でも機能します。 [3]
技術詳細
Li-Fiは光無線通信（OWC）技術の派生であり、発光ダイオード（LED）の光を媒体として使用し、 Wi-Fiと同様の方法でネットワーク、モバイル、高速通信を提供します。[4] Li-Fi市場は、2013年から2018年にかけて年間82％の複合成長率を示し、2018年までに年間60億ドル以上の価値になると予測されていました。 [5]しかし、市場はそれほど発展しておらず、Li-Fiはニッチな市場にとどまっています。[6]
可視光通信（VLC）は、人間の目には見えないほどの超高速でLEDへの電流をオンとオフに切り替えることで機能します。[7]ハンドオーバーとも呼ばれる、さまざまなLi-Fiセル間のローミングを可能にする技術により、Li-Fi間のシームレスな移行が可能になります。光波は壁を透過できないため、Wi-Fiに比べて範囲がはるかに短く、ハッキングの可能性が低くなります。[8] [9] Li-Fiで信号を送信するには必ずしも直接視線が必要ではなく、壁で反射した光で70 Mbit/sを達成できます。[10] [11]
Li-Fiは、電磁干渉を引き起こすことなく、電磁波に敏感なエリアで潜在的に有用である。[8] [12] [9] Wi-FiとLi-Fiはどちらも電磁スペクトルを介してデータを送信しますが、Wi-Fiが電波を利用するのに対し、Li-Fiは可視光、紫外線、赤外線を使用します。[13]研究者は224 Gbit/sを超えるデータレートに到達しており、[14]これは2013年の一般的な高速ブロードバンドよりもはるかに高速でした。 [15] [16] Li-FiはWi-Fiよりも10倍安価になると予想されています。[17]最初の市販Li-Fiシステムは、バルセロナで開催された2014年のモバイルワールドコングレスで発表されました。
デメリット
Li-Fi LEDはデータ送信のために点灯し続けなければならないが、人間の視認性以下に暗くしても、データを伝送するのに十分な光を発することができる。[17]これは、可視スペクトルに基づく技術の大きなボトルネックでもある。可視スペクトルは照明目的に限定されており、太陽などの他の光源が信号に干渉することを考えると、モバイル通信目的には理想的には調整されていない。[18]
Li-Fiの短波範囲は壁を透過できないため、Li-Fiの均等な分配を確保するには建物の各部屋に送信機を設置する必要がある。この技術の実用性レベルを達成するためにこの要件に関連する高額な設置コストは、潜在的な欠点の1つである。[5] [7] [19]
歴史
可視光通信（VLC）に関する最初の研究は、2009年9月にフラウンホーファー・ハインリッヒ・ヘルツ研究所によって発表され、標準的な白色LEDを使用して5メートルの距離で125Mbit/sのデータ速度を示しました。[20] 2010年には、DMT変調形式を使用して伝送速度がすでに513Mbit/sに増加しました。[21]
2011年のTEDグローバルトークで、エディンバラ大学のモバイル通信の専門家であるハラルド・ハース教授は、「あらゆる光からの無線データ」という概念について議論しながら、「Li-Fi」という用語を紹介しました。[22]
1880年代にまで遡る「可視光通信」（VLC）という一般的な用語には、電磁スペクトルの可視光部分を使用して情報を送信するあらゆる方法が含まれます。2010年1月から2012年1月にかけてエディンバラのデジタル通信研究所で資金提供を受けたD-Lightプロジェクトは、この技術の進歩に大きく貢献し、ハース氏はその商業化のための会社の設立にも貢献しました。[23] [24]
2011年10月、フラウンホーファーIPMS研究機関と業界パートナーは、高速光無線システムを推進し、利用可能な無線ベースの無線スペクトルの限られた量を克服するために、電磁スペクトルのまったく異なる部分を活用するためにLi-Fiコンソーシアムを設立しました。[25]
Li-Fi [26]を使用した VLC 技術の実用的デモンストレーションは2012 年に行われ、実験室環境で 1 Gbit/s を超える伝送速度が達成されました。[27] 2013 年には、実験室テストで最大 10 Gbit/s の速度が達成されました。2013 年 8 月までに、単色 LED で約 1.6 Gbit/s のデータ速度が実証されました。[28] 2013 年 9 月には、Li-Fi、または一般的な VLC システムでは、見通し線条件が絶対に必要ではないと述べられ、重要なマイルストーンが達成されました。[29] 2013 年 10 月には、中国のメーカーが Li-Fi 開発キットに取り組んでいると報じられました。[30]
2014年4月、ロシアの企業Stins Comanは、最大1.25ギガバイト/秒（GB/s）のデータ転送速度が可能なBeamCaster Li-Fiワイヤレスローカルネットワークを発表しました。同社は、近い将来、速度を最大5GB/sまで引き上げると予測しています。[31]同じ年、メキシコの企業Sisoftは、LEDランプから放射される光スペクトルを介して最大10GB/sの速度でデータを転送するという新記録を樹立しました。[32]
2014年5月には、APDなどの検出器をガイガーモードで単一光子アバランシェダイオード（SPAD）として動作させることの利点が実証され、エネルギー効率と受信機の感度が向上することが強調されました。[33]この動作モードは量子限界感度も促進し、受信機がかなりの距離から弱い信号を検出できるようにしました。[34]
2018年6月、Li-Fiはフラウンホーファー・ハインリッヒ・ヘルツ研究所の支援の下、ミュンヘンのBMW工場で産業用途向けのテストに成功しました。 [35]
2018年8月、スコットランドのカイルアカデミーは校内でこの技術を試験的に導入し、室内の照明のオン・オフを素早く切り替えることで生徒がデータを受け取ることができるようにした。[36]
2019年6月、フランス企業Oledcommは2019年パリ航空ショーでLi-Fi技術を披露した。[37]
標準
Wi-Fiと同様に、Li-Fiはワイヤレスであり、同様の802.11プロトコルを使用しますが、紫外線、赤外線、可視光通信も使用します。[38]
VLCの一部は、IEEE 802ワークグループによって確立された通信プロトコルをモデルにしています。しかし、IEEE 802.15.7規格は時代遅れです。光無線通信の分野における最新の技術開発、特にデータレート、多重アクセス、エネルギー効率が最適化された光直交周波数分割多重（O-OFDM）変調方式の導入が考慮されていません。[39] O-OFDMの導入は、光無線通信の標準化に向けた新たな取り組みが必要であることを意味します。[要出典]
それでも、IEEE 802.15.7 規格は物理層(PHY) とメディア アクセス制御(MAC) 層を定義しています。この規格は、オーディオ、ビデオ、およびマルチメディア サービスの伝送に十分なデータ レートを提供できます。光伝送のモビリティ、インフラストラクチャに存在する人工照明との互換性、および周囲の照明によって発生する可能性のある干渉を考慮しています。MAC 層は、TCP/IPプロトコルと同様に、他の層とのリンクの使用を許可します。[引用が必要]
この規格では、異なるレートを持つ 3 つの PHY レイヤーが定義されています。
- PHY 1 は屋外アプリケーション用に開発され、11.67 kbit/s から 267.6 kbit/s まで動作します。
- PHY 2 層では、1.25 Mbit/s から 96 Mbit/s までのデータ レートを実現できます。
- PHY 3は、カラーシフトキーイング（CSK）と呼ばれる特定の変調方式を備えた多くの放射源に使用されます。PHY IIIは12Mbit/sから96Mbit/sまでの速度を提供できます。[40]
PHY I および PHY II で認識される変調形式は、オンオフ キーイング(OOK) と可変パルス位置変調(VPPM) です。PHY I および PHY II 層で使用されるマンチェスター コーディングでは、送信データ内にクロックが含まれ、ロジック 0 は OOK シンボル "01" で、ロジック 1 は OOK シンボル "10" で表され、すべて DC コンポーネントを持ちます。DC コンポーネントにより、ロジック 0 が長時間続いた場合に光が消えるのを回避できます。[引用が必要]
802.11bb
2023 年 7 月、IEEE は、Li-Fi 市場にベンダー中立の標準を提供することを目的とした、光ベース ネットワーキングの 802.11bb標準を公開しました。
潜在的な用途
住宅およびビルのオートメーション
多くの専門家は、Li-Fiが家庭で普及すると予測しています。これは、Li-Fiが高速化の可能性があり、技術の仕組み上、セキュリティ上の利点があるためです。光でデータを送信するため、ネットワークは1つの物理的な部屋または建物内に収めることができ、リモートネットワーク攻撃の可能性が減ります。これは企業やその他の分野でより大きな影響を及ぼしますが、ホームオートメーションの台頭により、ローカルネットワークを介して大量のデータを転送する必要があるため、家庭での使用が促進される可能性があります。[41]
水中アプリケーション
ほとんどの遠隔操作型水中車両（ROV）は有線接続で制御されています。ケーブルの長さによって動作範囲が厳しく制限され、ケーブルの重量や脆弱性などの他の潜在的な要因も制限となる可能性があります。光は水を通過して伝わるため、Li-Fiベースの通信ははるかに優れたモビリティを提供できます。[42] [信頼できない情報源] Li-Fiの有用性は、光が水を透過できる距離によって制限されます。かなりの量の光は200メートル以上は透過しません。1000メートルを超えると、光は透過しません。[43]
航空
Li-Fiを利用する商用旅客機などの空中環境では、効率的なデータ通信が可能です。この光ベースのデータ伝送を使用すると、レーダーLi-Fi接続などの電波に依存する航空機の機器に干渉することはありません。[44]
病院
医療施設では、遠隔検査や遠隔手術の利用が増えています。Li-Fiシステムは、ネットワークを介して低遅延で大容量のデータを伝送するためのより優れたシステムを提供できる可能性があります。[要出典]光波は高速化を実現するだけでなく、医療機器への影響も軽減します。その一例は、MRIなどの無線に敏感な手術でワイヤレスデバイスが使用される可能性です。[44]病院でのLiFiのもう1つの用途は、資産と人員のローカリゼーションです。[45]
車両
車両は前部と後部のライトを介して相互に通信し、道路の安全性を高めることができます。街灯や交通信号も現在の道路状況に関する情報を提供することができます。[46]
屋外での使用
光の特殊な特性により、無線ベースのデバイスと比較して光ビームを特にうまく束ねることができるため、指向性の高い Li-Fi システムを実装できます。屋外での使用を目的としたデバイスが開発されており、ビーム角度が低いためデータへのアクセスが困難になり、伝送のセキュリティが向上します。これらは、たとえば建物間の通信や小規模な無線セルのネットワーク化に使用できます。
産業オートメーション
産業分野では、データ伝送が必要なあらゆる場所で、Li-Fiはスリップリング、スライド接点、産業用イーサネットなどの短いケーブルを置き換えることができます。Li-Fiはリアルタイム性を備えているため（自動化プロセスで必要となることが多い）、一般的な産業用無線LAN規格の代替にもなります。ドイツの研究機関であるFraunhofer IPMSは、時間的制約のあるデータ伝送を必要とする産業用途に非常に適したコンポーネントを開発したと述べています。[47]
広告
街灯は、人が通り過ぎると近くの企業や観光名所の広告を携帯端末に表示するために使用できます。顧客が店に入って店の正面の照明を通過すると、顧客の携帯端末に現在のセールやプロモーションが表示されます。[48]
倉庫保管
倉庫管理では、屋内での測位とナビゲーションが重要な要素です。3D測位は、ロボットがより詳細でリアルな視覚体験を得るのに役立ちます。LED電球からの可視光は、ロボットや他の受信機にメッセージを送信するために使用され、したがって、物体の位置を計算するために使用できます。[49]
参照
- ブルートゥース
- 自由空間光通信
- ヘリオグラフ
- 屋内測位システム（IPS）
- 赤外線通信
- 赤外線データ協会(IrDA)
- 近距離無線通信（NFC）
- Wi-Fi測位システム
- ロニャ
- 空間光変調器(SLM)
- スーパーWi-Fi
- Wi-Fiダイレクト
- Wi-Fi
参考文献
- ^ Harald Haas (2011年8月2日). 「Harald Haas: Wireless data from every light bulb」. ted.com . 2017年6月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「LiFi の変調技術の包括的な概要」lifi.eng.ed.ac.uk 。2018 年1 月 16 日閲覧。
- ^ Tsonev, Dobroslav; Videv, Stefan; Haas, Harald (2013 年 12 月 18 日). 「Light fidelity (Li-Fi): 全光ネットワーキングに向けて」. Proc. SPIE . Broadband Access Communication Technologies VIII. 9007 (2). Broadband Access Communication Technologies VIII: 900702. Bibcode :2013SPIE.9007E..02T. CiteSeerX 10.1.1.567.4505 . doi :10.1117/12.2044649. S2CID 1576474.
- ^ Sherman, Joshua (2013年10月30日). 「LED電球がWi-Fiに取って代わる可能性」. Digital Trends . 2015年11月27日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月29日閲覧。
- ^ ab 「世界の可視光通信（VLC）/Li-Fi技術市場、2018年までに61億3,802万ドルに達する」。MarketsandMarkets。2013年1月10日。2015年12月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月29日閲覧。
- ^ 「LiFi：主流かニッチな技術か？ – Novus Light Today」novuslight.com 2018年12月12日2022年6月14日閲覧。
- ^ ab Coetzee, Jacques (2013年1月13日). 「LiFiはパルスLEDよりも1Gbのワイヤレス速度でWi-Fiを上回る」Gearburn . 2015年12月5日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月29日閲覧。
- ^ ab Li-Fi – 光速のインターネット、ガジェット愛好家のイアン・リム著、2011年8月29日、Wayback Machineで2012年2月1日にアーカイブ
- ^ ab 「可視光通信：光の幻想を破る：高速で安価な光バージョンのWi-Fiが登場」。エコノミスト。2012年1月28日。2013年10月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2021年3月9日閲覧。
- ^ 「LED 光ビームによるインターネット」。The Science Show。2013年 12 月 7 日。2017 年 7 月 22 日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「PureLiFiはサイバー犯罪対策を目指す」Ads Advance。2017年10月9日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「Li-Fi: Wi-Fiのグリーンアバター」Mint 2016年1月9日。2016年2月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年2月24日閲覧。
- ^ Haas, Harald (2013 年 4 月 19 日). 「可視光を使用した高速ワイヤレス ネットワーキング」. SPIE ニュースルーム. doi :10.1117/2.1201304.004773. S2CID 54687970.
- ^ 「LiFiインターネットのブレークスルー：LED電球で224Gbpsの接続ブロードキャスト」2015年2月16日。
- ^ Vincent, James (2013年10月29日). 「Li-Fi革命：電球を使ったインターネット接続は250倍」。The Independent。ロンドン。2015年12月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月29日閲覧。
- ^ 「『LiFi』は光を使った高速双方向ネットワークおよびモバイルデータ通信です。LiFiはワイヤレスネットワークを形成する複数の電球で構成され、光スペクトルを使用することを除けばWi-Fiと実質的に同様のユーザーエクスペリエンスを提供します。LED電球による『Li-Fi』のデータ速度のブレークスルー」BBCニュース。2013年10月28日。2016年1月1日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月29日閲覧。
- ^ ab Condliffe, Jamie (2011年7月28日). 「Li-Fiは新しいWi-Fiになるか?」New Scientist . 2015年5月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「Li-Fiテクノロジーの利点と欠点は何ですか？」Techopedia.com 。 2022年6月14日閲覧。
- ^ Stephanie (2015年12月2日). 「なぜLi-FiはすぐにWi-Fiルーターに取って代わらないのか」 。 2022年6月14日閲覧。
- ^ 「OOK変調リン光白色LEDの使用により5mの無線距離で125Mbit/sを実現」IEEE Xplore 2009年9月20日2024年9月11日閲覧。
- ^ Vucic, Jelena; Kottke, Christoph; Nerreter, Stefan; Langer, Klaus-Dieter; Walewski, Joachim W. (2010 年 10 月 25 日). 「白色 LED の DMT 変調に基づく 513 Mbit/s 可視光通信リンク」. Journal of Lightwave Technology . 28 (24): 3512. Bibcode :2010JLwT...28.3512V. doi :10.1109/JLT.2010.2089602 . 2024 年9 月 11 日閲覧。
- ^ “Wireless data from every light bulb”. 2011年8月2日. 2016年2月2日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年2月2日閲覧。
- ^ Povey, Gordon. 「可視光通信について」. pureVLC. 2013年8月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年10月22日閲覧。
- ^ Haas, Harald (2011年7月). 「Wireless data from every light bulb」. TED Global .エディンバラ、スコットランド. 2017年6月8日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Povey, Gordon (2011年10月19日). 「Li-Fiコンソーシアムが発足」. D-Lightプロジェクト. 2013年8月18日時点のオリジナルよりアーカイブ。2013年10月22日閲覧。
- ^ Watts, Michael (2012年1月31日). 「Li-Fi、家庭用Wi-Fiに代わるLEDベースの技術」Wired Magazine . 2016年5月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Kottke, Christoph (2012 年 9月 16 日)。「単一 RGB LED 照明の DMT 変調に基づく 1.25 Gbit/s 可視光 WDM リンク」IEEE Xplore。doi : 10.1364/ECEOC.2012.We.3.B.4。
- ^ pureVLC (2012年8月6日). 「pureVLCがLi-Fiストリーミングを実証、さらに世界最速の6Gbit/sのLi-Fi速度をサポートする研究も実施」。プレスリリース。エディンバラ。2013年10月23日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年10月22日閲覧。
- ^ purelifi.com (2013年9月10日). 「pureVLCが反射光を使用してLi-Fiを実証」エディンバラ。2016年6月29日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年6月17日閲覧。
- ^ Thomson, Iain (2013年10月18日). 「Wi-Fiは忘れて、科学者は電球から150MbpsのLi-Fi接続を実現: 多くの（中国の）手が軽い仕事をする」The Register。 2013年10月22日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2013年10月22日閲覧。
- ^ 「ロシア企業のLi-Fiインターネットソリューションが海外顧客を惹きつける」2014年7月。
- ^ Vega, Anna (2014年7月14日). 「Li-fi、LEDライトを使用して10GBpsセットのデータ伝送を記録」。エンジニアリング・テクノロジー・マガジン。2015年11月25日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2015年11月29日閲覧。
- ^ Chitnis, D.; Collins, S. (2014 年 5 月 1 日). 「光通信用 SPAD ベース光子検出システム」. Journal of Lightwave Technology . 32 (10): 2028–2034. Bibcode :2014JLwT...32.2028.. doi : 10.1109/JLT.2014.2316972 . ISSN 0733-8724.
- ^ 「Li-Fiシステム向け高感度光子計数受信機 - Lifi研究開発センター」。Lifi研究開発センター。2015年7月3日。2016年11月17日時点のオリジナルよりアーカイブ。 2016年11月17日閲覧。
- ^ 「Li-Fi、BMWのロボットツールによる産業テストに合格」。eeNews Europe。2018年6月15日。 2019年6月24日閲覧。
- ^ Peakin, Will (2018年8月28日). 「Kyle Academy、光を使ってワイヤレスネットワークを構築する世界初の学校」FutureScot . 2019年6月30日閲覧。
- ^ 「高速LiFiがエールフランス航空のフライトでまもなく利用可能に」Engadget 2019年6月12日2019年6月30日閲覧。
- ^ 「LiFiとは何か、そしてどのように機能するのか - Bolly Movie Review Tech」。2022年1月4日。 2023年8月3日閲覧。
- ^ Tsonev, D.; Sinanovic, S.; Haas, Harald (2013 年 9 月 15 日)。「OFDM ベースの光無線通信における非線形歪みの完全なモデル化」。Journal of Lightwave Technology。31 ( 18): 3064–3076。Bibcode : 2013JLwT ...31.3064T。doi :10.1109/ JLT.2013.2278675。S2CID 532295 。
- ^ 可視光通信の IEEE 標準 Archived 29 August 2013 at the Wayback Machine visiblelightcomm.com、日付 2011 年 4 月。これは超高速の最新のインテルネット テクノロジーです。
- ^ 「LiFiテクノロジー」。pureLiFi 。2021年4月16日閲覧。
- ^ 「Li-Fi テクノロジー、実装、およびアプリケーション」(PDF)。International Research Journal of Engineering and Technology (IRJET)。2016 年 11 月 17 日時点のオリジナルよりアーカイブ(PDF) 。
- ^ 「光は海の中でどのくらい遠くまで伝わるのか？」。2017年1月31日時点のオリジナルよりアーカイブ。2017年2月4日閲覧。
- ^ ab Ayara, WA; Usikalu, MR; Akinyemi, ML; Adagunodo, TA; Oyeyemi, KD (2018年7月). 「Li-Fiのレビュー：太陽光発電の応用によるワイヤレスネットワーク通信の進歩」. IOPカンファレンスシリーズ：地球と環境科学. 173 (1): 012016. Bibcode :2018E&ES..173a2016A. doi : 10.1088/1755-1315/173/1/012016 . ISSN 1755-1315.
- ^ 「Ellipz LiFi medical – LiFiによるリアルタイム屋内測位（RTLS）」。medicallifi.io 。 2021年12月24日閲覧。
- ^ 「Li-Fiのアプリケーション - pureLiFi™」。pureLiFi。 2016年11月20日時点のオリジナルよりアーカイブ。2016年11月15日閲覧。
- ^ ハピッチ、ジュリアン。 「フラウンホーファー IPMS は、Li-Fi を産業用に 12.5Gbit/s に押し上げます。」ヨーロッパ ビジネス プレス SA。アンドレ・ルスロ。2017 年11 月 13 日に取得。
- ^ スワミ、ニティン・ヴィジャイクマール;シルサット、ナラヤン・バラジ。ホランベ、プラバカル・ラメシュ (2017)。Light Fidelity (Li-Fi): モバイル通信およびユビキタス コンピューティング アプリケーション。スプリンガーシンガポール。ISBN 978-981-10-2630-0。
- ^ 「倉庫契約における在庫管理に不可欠な5つのテクノロジー」publication.sipmm.edu.sg 2019年4月16日。 2022年4月8日閲覧。
外部リンク
- LiFi と WiFi 未来のネットワーク技術「LiFi」の速度を知るsameotech.com
- Li-Fi テクノロジーの紹介。electronicslovers.com
- Li-Fiとは何でしょうか?