Britští inženýři otestovali bezdrátový systém, který předčí vše, co znáte z domácích routerů
K tomu využili laserové světlo a technologii, která se dosud používala výhradně 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 v domácnostech i kancelářích.
Internet ze světla místo z routeru
Popisovaný systém patří do rodiny technologií označovaných jako Li-Fi a VLC (Visible Light Communication), tedy komunikace pomocí viditelného světla. V praxi to znamená, že data se nepřenášejí 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 VCSEL. Jde o stejný typ součástek, který pohání ultrarychlé spoje uvnitř datových center. Uspořádali je do mřížky 5 × 5 kusů a pracovali s nimi jako s jediným supýrychým vysílačem i 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 13 až 19 Gbit/s. Po sečtení všech hodnot vznikl výsledek, který překonává nejen domácí Wi-Fi, ale i naprostou většinu profesionálních linek používaných v současných kancelářích nebo serverovnách.
Jak se podařilo dosáhnout takové rychlosti
Klíčem je způsob, jakým inženýři „nabalili" data na světelný paprsek. Použili takzvanou modulaci s frekvenčním dělením. Tato technika je dobře známá z moderních mobilních sítí a Wi-Fi, jenže zde byla přenesena do optické oblasti.
Zjednodušeně řečeno: místo toho, aby byl veškerý obsah odeslán jediným „kanálem", systém ho rozdělí do mnoha užších proudů přenášených souběžně. Každý z nich nese část dat, takže celek putuje výrazně rychleji, aniž by přibývalo chyb v přenosu.
Neméně důležitá je energetická efektivita. Při zmíněných 1,4 nJ/bit dokáže laserový vysílač zvládnout obrovský datový provoz při takovém příkonu, který je ve srovnání s tradičními přístupovými body výhodný v měřítku celé budovy nebo kampusu.
Tato technologie v praxi nemá Wi-Fi nahradit, ale převzít část jeho zátěže a odlehčit vnitřním sítím, které jsou dnes již přetížené.
Proč světlo vítězí nad rádiovými vlnami
Obrovskou výhodou Li-Fi je dostupné pásmo. Viditelné světlo má k dispozici prostor odhadovaný až na 10 000krát širší, než je celé současné rádiové spektrum. A to se o rádio dnes dělí rozhlasové vysílání, televize, Wi-Fi, mobilní sítě, Bluetooth a nesčetné množství zařízení internetu věcí.
S rostoucím počtem přístrojů v domácnostech a kancelářích – od notebooků přes herní konzole až po chytré žárovky – se rádiové pásmo stává stále přeplněnějším. Komunikace pomocí světla tento problém zcela obchází, protože pracuje v úplně jiném frekvenčním rozsahu.
Příklady výhod tak širokého pásma v kombinaci s rychlou optickou technologií:
- stažení desítek filmů v HD kvalitě za zlomek sekundy,
- hraní her ve cloudu bez jakéhokoliv lag, i při nejvyšším grafickém nastavení,
- bezdrátová pracoviště pro VR a AR bez kabelů táhnoucích se po podlaze,
- obsluha tisíců senzorů a kamer v jedné budově bez vzájemného rušení.
Výzkumníci hovoří zcela jasně: při takových rychlostech je reálné stáhnout až 20 filmů v HD kvalitě za pouhou jednu sekundu. Pro srovnání – typická optická linka s rychlostí 1 Gbit/s by na totéž potřebovala 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 například tento scénář:
| Oblast použití | Role Wi-Fi | Role laserového spoje |
|---|---|---|
| Propojení místností | Základní síť pro telefony, notebooky a chytré televize | Velmi rychlé spoje bod–bod mezi stolními zařízeními |
| Domácí server / NAS | Přístup z celého bytu | Expresní kopírování velkých souborů z počítače nebo konzole |
| Kancelář nebo malá firma | Připojení pro hosty a mobilní zaměstnance | Páteř sítě v budově: spoje mezi switchi, serverovnou a pracovními stanicemi |
Laserové spoje by se mohly stát jakýmsi „vnitřním optickým vláknem ve vzduchu". Místo tahání 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 část spektra neprocházejí neprostupnými stěnami, dveřmi ani nábytkem. Z hlediska dosahu jde o omezení, avšak z pohledu bezpečnosti se jedná o nezanedbatelnou přednost.
Signál nevytéká oknem ani do bytu souseda, takže ho zvenčí lze jen těžko zachytit nebo rušit.
Pro firmy a instituce působící v citlivých odvětvích – ve financích, medicíně nebo obranném průmyslu – může tento model připojení výrazně snížit riziko odposlechu. I v domácnostech přináší jednoznačnou výhodu: soused s výkonnou anténou nezachytí to, co se děje v síti založené na světle, pokud nemá fyzický „výhled" na vysílač.
K tomu přistupuje menší náchylnost k rušení ze strany jiných zařízení. Mikrovlnná trouba, starý router v sousedním bytě ani Bluetooth z reproduktoru neovlivní signál, kterým spolu lasery komunikují.
Kde se tento systém uplatní jako první
Ačkoliv představa internetu ze stropní lampy láká, první přirozené pole použití bude spíše v specializovaných prostředích. O využití této technologie se již diskutuje například v:
- datových centrech – jako doplněk nebo náhrada části optických spojů,
- nemocnicích – kde jsou rádiové vlny někdy omezovány kvůli citlivým přístrojům,
- letištích a nádražích – pro odlehčení přetížených Wi-Fi sítí,
- továrnách – pro komunikaci s roboty a výrobními linkami, kde je pokládání nových kabelů obtížné,
- univerzitních kampusech – při přenosu velmi rozsáhlých výzkumných datových sad.
Na spotřebitelský trh taková řešení pravděpodobně dorazí později, až klesnou náklady na součástky, vzniknou závazné standardy a objeví se zařízení, která bez problémů spolupracují se stávajícími domácími routery a modemy.
Co tato technologie může v praxi změnit
Pokud laserové spoje proniknou do běžných domácností, způsob využívání sítě se může zásadně proměnit. Namísto jednoho „centrálního" přístupového bodu by mohly vzniknout specializované zóny velmi rychlé komunikace. V obývacím pokoji u televizoru a konzole by se například objevil dedikovaný optický modul pro hraní a streamování, v pracovně pak vysílač pro pracovní stanici a souborový server.
Je ovšem třeba mít na paměti omezení: spoj založený na světle vyžaduje přímou viditelnost mezi vysílačem a přijímačem. Pokud do této linie někdo vstoupí, signál zeslábne nebo zcela zmizí. Výrobci proto budou muset hledat chytrá řešení – odrazné povrchy, více vysílačů v místnosti nebo automatické přepnutí na klasické Wi-Fi při dočasném výpadku optického signálu.
Pro koncové uživatele je zásadní také otázka standardů. Stejně jako se dnes prosadilo Wi-Fi 6 či 6E, budou se v nadcházejících letech standardizační organizace pokoušet uspořádat segment světelné komunikace. Na tom závisí, zda za několik let notebook, telefon a televize skutečně „domluví" s novým typem vysílačů od různých výrobců.
Test s výsledkem 362,7 Gbit/s na krátkou vzdálenost prozatím dokazuje jednu věc: rezervy, které komunikace pomocí světla skrývá, jsou obrovské. A to znamená, že v závodě o rychlejší a úspornější internet jsme ještě nevytáhli všechny karty – rádio zdaleka není jediným způsobem, jak přenášet data bez kabelu.
