Li-Fi解説：歴史、Wi-Fiとの比較優位性、実用応用

Li-Fiとは？

Li-Fi（光忠実度とも呼ばれる）は、デバイス間でデータを無線伝送する技術です。Li-Fiは光をデータ伝送の媒質として使用します。LEDランプを光源とし、定期的な間隔で光をオン・オフすることでバイナリコードを作成し、データを符号化します。これは受信側で受信・復号されます。Li-FiはシンプルなLED電球でデータを伝送できるため、データ伝送における巨大な潜在能力を秘めています。

Li-Fiシステムの構成要素：

Li-Fiシステムには主に2つのコンポーネントがあります。

1. 送信機（通常はLEDランプ）

2. 受信機（受信データを復号するために使用）

Li-Fi技術の歴史：

「Li-Fi」という用語はエディンバラ大学によって初めて提唱されましたが、この技術を最初に紹介したのはドイツの教授であり物理学者のHarald Haas氏です。彼は2011年7月のTEDトークでこれを導入・実演しました。彼は電球がデータ伝送のためのワイヤレスルーターとして機能すると信じていました。彼の実演では、電球の振幅を高速で変化させることでエネルギー伝送に利用できることを示しました。LEDを用いた高精細動画の伝送を実演し、同じ動画を観客に見せました。その後、pureLiFiという会社を設立しました。以来、この無線技術の利用は増加し、現在20カ国以上で導入されています。

Li-Fi vs Wi-Fi：

Li-FiとWi-Fiはともに無線通信とデータ伝送に使用されます。しかし、使用する媒質が異なります。Wi-Fiはモデムを介して電波を伝送しますが、一方Li-FiはLED電球からの可視光をデータの送受信に使用します。

仕組み：

Li-FiはVLC（可視光通信）システムです。フォトディテクター（フォトダイオード）を使用して着信信号を検出し、受信データをデジタル形式に復号します。LED電球は、人間の目には見えない高速な明滅信号（薄暗い・明るい）を使用します。

まずデータをLED電球に供給します。電球は信号処理技術で動作するため、データを埋め込み形式で高速にディテクター（この場合はフォトダイオード）に送信できます。フォトダイオードは入射光ビームを電気信号に変換し、さらにストリーミング可能なデータに変換します。

Li-Fi技術の利点：

• 高速： Li-Fi技術はWi-Fi技術よりはるかに高速です。最大100Mbpsまたは1Gbpsでデータを伝送できます。これにより、高精細動画を数秒でダウンロード可能です。
• 大容量： Li-Fiはワイヤレスデータネットワーキングの需要に対応できます。無線周波数スペクトラムの占有増加がデータ伝送容量を制限してきたためです。可視光スペクトラムは電波スペクトラムよりはるかに広いため、より大きな容量を持ちます。
• 高いセキュリティ： 電波は透過性があり、望ましくない第三者によって傍受される可能性があります。一方、Li-Fiは信号が同一室内に限定されるため、傍受が非常に困難で、はるかに安全です。
• 高効率： Li-Fiシステムは、家庭や商業施設の大半にすでに設置されているLEDライトを使用するため、Wi-Fiに比べてエネルギー効率が高いです。
• 干渉フリー： Wi-Fiネットワークは隣接ネットワークの干渉や電波干渉の問題に直面しますが、Li-FiはWi-Fiシステムに影響を与えるあらゆるタイプの干渉から自由であり、したがって使用により効率的です。

Li-Fi技術の欠点：

• 光源が必須： Li-Fiは、提供される光源が連続的で途切れない場合にのみ機能します。光を暗くすることはできますが、決して消してはいけません。したがって、連続的な光源なしでは機能しません。
• 範囲が限定的： 前述の通り、Li-Fiは伝送エリアに限定されるためより安全ですが、これがLi-Fiの動作範囲を制限することにもなります。

Li-Fi技術の応用：

今日、Li-Fiには多数の応用があり、日々増加しています。ここではいくつかを紹介します。

1. 軍事利用：

Li-Fiは軍事基地での使用に最適です。伝送データが狭い領域に限定され、外部からの侵入が不可能だからです。また、複雑なインフラを必要とせず、シンプルに使用できます。

2. 信号機での利用：

Li-Fiは信号機で使用し、ドライバーに天候や交通情報を更新でき、スムーズな走行を支援します。特に重要な情報の送信に有用です。

3. 水中通信での利用：

Wi-Fiは電波を使用するため水中では不向きです。しかし、光は水を容易に透過するため、Li-Fiは水中通信に使用できます。これにより水中通信がはるかに容易になります。

4. AR（拡張現実）での利用：

ARは以前より高い割合で使用されています。機関でより良い顧客サービスのために利用されています。このようなケースでWi-Fiを使用すると、接続顧客が増えるとラグが発生する問題があります。一方、Li-Fiははるかに高速で、途切れのないAR伝送を実現できます。もう一つの利点は、使用される光がすでに施設を照らしていることです。再び、エネルギーの効率的な利用です。

5. 都市部での利用：

都市部ではすでに大量のLED電球と光源が使用されています。ここでのLi-Fi利用は非常に有用です。都市部でより多くのユーザーを接続するだけでなく、顧客に高速データを提供します。

Li-Fiの用途は無限大です。現在、20カ国以上でLI-FI技術が使用されています。Wi-Fiの代替としての世界的な利用は、将来的に革命的になる可能性があります。