Britští inženýři otestovali bezdrátový systém, který překonává vše, co znáte z domácích routerů
K tomu využili laserové světlo a technologii, která se již osvědčila v moderních datových centrech. Výsledek? Přenosové rychlosti v řádu stovek gigabitů za sekundu, spotřeba energie srovnatelná s úsporným režimem baterie a zcela nový pohled na bezdrátové připojení doma i v kanceláři.
Internet ze světla místo z routeru
Popsaný systém patří do rodiny řešení označovaných jako Li-Fi a VLC (Visible Light Communication) – tedy komunikace prostřednictvím viditelného světla. V praxi to znamená, že data necestují přes rádiové vlny jako u Wi-Fi nebo 5G, ale skrze modulované světelné impulsy vysílané speciálními diodami nebo lasery.
V britském experimentu byla použita matice miniaturních laserů VCSEL. Jde o stejný typ součástek, který pohání ultrarychká spojení uvnitř datových center. Vědci je uspořádali do mřížky 5 × 5 kusů a pracovali s nimi jako s jediným super-rychlým vysílačem a přijímačem zároveň.
Systém dosáhl celkové přenosové rychlosti 362,7 Gbit/s na vzdálenost přibližně dvou metrů, a to při velmi nízké spotřebě energie – přibližně 1,4 nJ na každý bit.
Každý jednotlivý laser v matici přenášel od 13 do 19 Gbit/s. Součet těchto hodnot překonal nejen domácí Wi-Fi, ale i naprostou většinu profesionálních linek běžně používaných v kancelářích či serverovnách.
Jak se podařilo dosáhnout takové rychlosti
Klíčem je způsob, jakým inženýři „naskládali" data do světla. Použili takzvanou modulaci s frekvenčním dělením – techniku dobře známou z moderních mobilních sítí a Wi-Fi, nyní přenesenou do optické oblasti.
Zjednodušeně řečeno: místo toho, aby systém odesílal veškeré informace jediným „kanálem", rozdělí je do mnoha užších toků přenášených paralelně. Každý z nich nese část dat, takže celek cestuje výrazně rychleji bez nárůstu chybovosti přenosu.
Neméně důležitá je energetická účinnost. Při zmíněných 1,4 nJ/bit dokáže laserový vysílač zpracovat obrovský datový provoz při příkonu, který vychází pro budovu nebo kampus příznivěji než tradiční přístupové body.
Proč světlo vítězí nad rádiovými vlnami
Obrovskou výhodou Li-Fi je dostupné pásmo. Viditelné světlo má k dispozici prostor odhadovaný na až 10 000krát širší než celé současné rádiové spektrum. A o to rádiové pásmo se dnes dělí rozhlas, televize, Wi-Fi, mobilní sítě, Bluetooth a nepřeberné množství zařízení IoT.
S rostoucím počtem přístrojů v domácnostech i kancelářích – od notebooků přes herní konzole až po chytré žárovky – se rádiové pásmo stává stále přeplněnějším. Komunikace prostřednictvím světla tento problém zcela obchází, protože pracuje v úplně jiném rozsahu.
Příklady výhod tak širokého pásma při rychlé optické technologii:
- stažení desítek filmů v HD kvalitě za zlomek sekundy,
- hraní her ve streamu bez latence, dokonce při nejvyšším grafickém nastavení,
- bezdrátové stanice pro VR a AR bez kabelů táhnoucích se po obýváku,
- obsluha tisíců senzorů a kamer v jedné budově bez vzájemného rušení.
Odhady výzkumníků mluví jasně: při takových rychlostech je reálné stáhnout až 20 filmů v HD kvalitě za pouhou jednu sekundu. Pro srovnání – typické optické připojení rychlostí 1 Gbit/s by na totéž potřebovalo několik minut.
Laserový internet a domácí Wi-Fi
Nová technologie routerům v obýváku práci nebere. Spíše mění způsob, jakým budou v budoucnu samotné routery připojeny ke zbytku sítě. Lze si představit scénář, ve kterém platí toto rozdělení:
| Oblast použití | Role Wi-Fi | Role laserového spoje |
|---|---|---|
| Propojení místností | Základní síť pro telefony, notebooky a smart TV | Velmi rychlá spojení bod–bod mezi stacionárními zařízeními |
| Domácí server / NAS | Přístup z celého bytu | Bleskové kopírování velkých souborů z počítače či konzole |
| Kancelář nebo malá firma | Připojení pro hosty a mobilní pracovníky | Páteř sítě v budově: spoje mezi přepínači, serverovnou a pracovními stanicemi |
Laserové spoje by se mohly stát jakousi „vnitřní optickou sítí ve vzduchu" – místo tažení kabelu mezi stoly nebo rackovými skříněmi by stačilo nainstalovat vysílače a přijímače v přímé viditelnosti.
Bezpečnost: internet, který neprostupuje zdmi
Viditelné světlo ani blízká infračervená záře neprocházejí neprůhlednými stěnami, dveřmi ani nábytkem. Z hlediska dosahu je to omezení, z pohledu bezpečnosti však výrazná výhoda.
Signál neuniká oknem ani do sousedova bytu, takže ho lze jen stěží zachytit zvenčí nebo narušit.
Pro firmy a instituce působící v citlivých oblastech – financích, medicíně nebo obranném průmyslu – může tento model připojení výrazně snížit riziko odposlouchávání. Dokonce i v domácnostech to přináší jednoduchou výhodu: soused se silnou anténou nezachytí provoz sítě založené na světle, pokud nemá přímý optický výhled na vysílač.
K tomu přistupuje nižší náchylnost k rušení ze strany jiných zařízení. Mikrovlnná trouba, starý router v sousedním bytě ani Bluetooth z reproduktoru neovlivní signál, jímž mezi sebou komunikují lasery.
Kde se takový systém uplatní jako první
Přestože vize internetu ze stropní lampy láká, prvním přirozeným polem nasazení budou spíše specializovaná prostředí. Diskutuje se o využití této technologie například v:
- datových centrech – jako doplněk nebo náhrada části optických propojení,
- nemocnicích – kde jsou rádiové vlny omezovány přítomností citlivého vybavení,
- letištích a nádražích – k odlehčení přetížených Wi-Fi sítí,
- továrnách – pro propojení robotů a výrobních linek tam, kde je pokládání kabelů obtížné,
- univerzitních kampusech – při přenosu velmi rozsáhlých výzkumných datových sad.
Na spotřebitelský trh taková řešení dorazí pravděpodobně později, až klesnou náklady na součástky, vzniknou standardy a objeví se hardware, který bez problémů spolupracuje se stávajícími routery a domácími modemy.
Co tato technologie může v praxi změnit
Pokud laserové spoje proniknou do domácností, způsob využívání sítě se může výrazně proměnit. Místo jediného „centrálního" přístupového bodu by mohly vzniknout specializované zóny velmi rychlé komunikace. Například v obýváku u televize a konzole by se objevil dedikovaný optický modul pro hraní a streaming, v pracovně pak vysílač pro pracovní stanici a souborový server.
Je důležité mít na paměti omezení: spoj založený na světle vyžaduje přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem. Pokud někdo vstoupí do cesty, signál se oslabí nebo zcela zmizí. Výrobci proto budou muset hledat chytrá řešení – odrazné plochy, více vysílačů v místnosti nebo automatické přepnutí na klasické Wi-Fi při dočasném výpadku optického signálu.
Z pohledu koncového uživatele je zásadní také otázka standardů. Stejně jako se dnes prosadilo Wi-Fi 6 či 6E, budou se v příštích letech normalizační organizace snažit uspořádat segment světelné komunikace. Na tom závisí, zda za pár let notebook, telefon a televize skutečně „domluví" s novým typem vysílačů od různých výrobců.
Zatím test rychlosti 362,7 Gbit/s na krátkou vzdálenost ukazuje jednu věc jasně: rezervy skryté v komunikaci prostřednictvím světla jsou obrovské. A to znamená, že v závodě o rychlejší a úspornější internet jsme ještě nevytáhli všechny karty – rádio není jediným způsobem, jak přenést data bez kabelu.
