Britští inženýři testují bezdrátový systém, který překonává vše, co známe
Představte si bezdrátové připojení, které by domácí routery nechalo daleko za sebou – a to doslova o tisíce procent. Přesně to se povedlo britskému výzkumnému týmu, který otestoval systém přenášející data rychlostí stovek gigabitů za sekundu. A k tomu spotřebovává překvapivě málo energie.
Klíčem k úspěchu bylo laserové světlo a technologie, která se dosud používala především uvnitř moderních datových center. Výsledek předčil očekávání: přenosová rychlost v řádu stovek gigabitů za sekundu, minimální spotřeba energie a zcela nový pohled na bezdrátové připojení v domácnostech i kancelářích.
Internet ze světla místo z routeru
Popisovaný systém patří do rodiny řešení označovaných jako Li-Fi a VLC (Visible Light Communication) – tedy komunikace pomocí viditelného světla. V praxi to znamená, že data necestují přes rádiové vlny jako u Wi-Fi nebo 5G, ale prostřednictvím modulovaných světelných impulsů vyzařovaných speciálními diodami nebo lasery.
V britském experimentu vědci použili matici miniaturních laserů typu VCSEL – stejnou komponentu, která pohání ultrarychlé spoje uvnitř datových center. Uspořádali je do mřížky 5 × 5 kusů a zacházeli s nimi jako s jedním výkonným vysílačem i přijímačem zároveň.
Systém dosáhl celkové přenosové rychlosti 362,7 Gbit/s na vzdálenosti přibližně dvou metrů, přičemž spotřeba energie byla velmi nízká – přibližně 1,4 nJ na každý přenesený bit.
Každý jednotlivý laser v matici přenášel od 13 do 19 Gbit/s. Po součtu všech hodnot vznikl výsledek, který překonává nejen domácí Wi-Fi, ale i naprostou většinu profesionálních spojů využívaných dnes v kancelářích nebo serverovnách.
Jak se podařilo dosáhnout takové rychlosti
Tajemství tkví ve způsobu, jakým inženýři „nacpali" data do světla. Použili techniku zvanou modulace s kmitočtovým dělením – postup dobře známý z moderních mobilních sítí a Wi-Fi, tentokrát ale přenesený do optické oblasti.
Zjednodušeně řečeno: místo aby systém posílal všechny informace jedním „kanálem", rozloží je na mnoho užších datových toků přenášených souběžně. Každý z nich nese část dat, takže celek putuje výrazně rychleji a bez nárůstu chyb při přenosu.
Neméně důležitá je energetická účinnost. Při zmíněných 1,4 nJ/bit dokáže laserový vysílač obsloužit obrovský datový provoz při spotřebě, která v měřítku celé budovy nebo kampusu vychází příznivěji než tradiční přístupové body.
V praxi tato technologie nemá Wi-Fi nahradit, ale odlehčit mu – vzít mu část provozu a uvolnit dnes již přetížené interní sítě.
Proč světlo poráží rádiové vlny
Obrovskou předností Li-Fi je dostupné pásmo. Viditelné světlo má k dispozici oblast odhadovanou až na 10 000krát širší než celé současné rádiové spektrum. To rádiové spektrum si přitom dnes dělí rozhlasové stanice, televize, Wi-Fi, mobilní sítě, Bluetooth a celá armáda zařízení IoT.
S rostoucím počtem připojených zařízení v domácnostech i kancelářích – od notebooků přes herní konzole až po chytré žárovky – je rádiové pásmo stále přeplněnější. Komunikace pomocí světla tento problém elegantně obchází, protože funguje v úplně jiném rozsahu.
Co konkrétně tak široké pásmo při rychlé optické technologii umožňuje:
- stažení desítek filmů v HD kvalitě za zlomek sekundy,
- hraní her v cloudu bez latence, i při nejvyšším grafickém nastavení,
- bezdrátové stanice pro VR a AR bez kabelů táhnoucích se po podlaze,
- obsluha tisíců senzorů a kamer v jedné budově bez vzájemného rušení.
Výzkumníci to říkají bez obalu: při takových rychlostech je reálně možné stáhnout až 20 filmů v HD kvalitě za jedinou sekundu. Pro srovnání – typické optické připojení s rychlostí 1 Gbit/s by na totéž potřebovalo několik minut.
Laserový internet versus domácí Wi-Fi
Nová technologie routerům v obývacím pokoji práci nebere. Spíše mění způsob, jakým budou v budoucnu připojeny ke zbytku sítě. Lze si představit scénář jako tento:
| Oblast využití | Role Wi-Fi | Role laserového spoje |
|---|---|---|
| Konektivita mezi místnostmi | Základní síť pro telefony, notebooky a smart TV | Velmi rychlé spoje bod-bod mezi stacionárními zařízeními |
| Domácí server / NAS | Přístup z celého bytu | Bleskové kopírování velkých souborů z počítače nebo konzole |
| Kancelář nebo malá firma | Konektivita pro hosty a mobilní pracovníky | Páteř sítě v budově: spoje mezi switchi, serverovnou a pracovními stanicemi |
Laserové spoje by se mohly stát jakousi formou „vnitřního optického kabelu ve vzduchu" – místo tahání kabelu mezi stoly nebo rozvaděči by stačilo nainstalovat vysílače a přijímače v přímé viditelnosti.
Bezpečnost: internet, který neprostupuje zdmi
Viditelné světlo a blízká infračervená oblast neprocházejí nepropustnými zdmi, dveřmi ani nábytkem. Z hlediska dosahu jde sice o omezení, zároveň je to ale výrazná výhoda v oblasti bezpečnosti.
Signál neuniká oknem ani do bytu souseda – zachytit ho zvenčí je proto podstatně obtížnější a stejně tak ho rušit.
Pro firmy a instituce působící v citlivých odvětvích – financích, medicíně nebo obranném průmyslu – může tento model připojení výrazně snížit riziko odposlechu. Dokonce i v domácnostech přináší prostou výhodu: soused s výkonnou anténou nezachytí, co se děje v síti postavené na světle, pokud nemá přímý fyzický „výhled" na vysílač.
Navíc je tento typ signálu méně náchylný na rušení od jiných zařízení. Mikrovlnná trouba, starý router v sousedním bytě ani Bluetooth z reproduktoru laserovou komunikaci neovlivní.
Kde se tato technologie objeví jako první
Přestože představa internetu ze stropní lampy láká, prvním přirozeným bojištěm budou spíše specializovaná prostředí. Odborníci již diskutují o využití v:
- datových centrech – jako doplněk nebo náhrada části optických spojů,
- nemocnicích – kde jsou rádiové vlny často omezovány kvůli citlivému vybavení,
- letištích a nádražích – k odlehčení přetížených Wi-Fi sítí,
- továrnách – pro komunikaci s roboty a výrobními linkami tam, kde je pokládání kabelů komplikované,
- univerzitních kampusech – při přenosu velmi rozsáhlých výzkumných datových sad.
Na spotřebitelský trh taková řešení dorazí pravděpodobně později – až klesnou náklady na komponenty, vzniknou potřebné standardy a objeví se zařízení, která bez problémů spolupracují s dnešními routery a domácími modemy.
Co tato technologie může v praxi změnit
Pokud laserové spoje proniknou do běžných domácností, způsob využívání sítě se může výrazně proměnit. Jedno centrální přístupové místo by mohlo ustoupit specializovaným zónám s velmi rychlou komunikací. Například v obývacím pokoji by u televize a konzole fungoval dedikovaný optický modul pro gaming a streaming, zatímco v pracovně by byl vysílač určený pro pracovní stanici a souborový server.
Je ale důležité pamatovat na omezení: spoj postavený na světle vyžaduje přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem. Pokud někdo vstoupí do cesty, signál se oslabí nebo zcela ztratí. Výrobci proto budou muset hledat chytrá řešení – odrazné plochy, více vysílačů v místnosti nebo automatické přepínání na klasické Wi-Fi při dočasném výpadku optického signálu.
Z pohledu koncového uživatele bude klíčová také otázka standardizace. Stejně jako se dnes prosadilo Wi-Fi 6 nebo 6E, budou se v nadcházejících letech standardizační organizace snažit uspořádat segment světelné komunikace. Na tom závisí, zda se za několik let notebook, telefon a televize skutečně „domluví" s novým typem vysílačů od různých výrobců.
Zatím test s výsledkem 362,7 Gbit/s na krátkou vzdálenost ukazuje jednu zásadní věc: rezervy skryté v komunikaci pomocí světla jsou obrovské. A to znamená, že v závodě o rychlejší a úspornější internet ještě zdaleka nejsou odehrány všechny karty – rádio není jediným způsobem, jak přenést data bez kabelu.
