การเชื่อมต่อเครือข่าย การใช้งานอินเตอร์เน็ต สิ่งที่สำคัญมาก ๆ ก็คือสื่อกลางในการรับส่งข้อมูลไปมา ซึ่งในปัจจุบันก็จะมีทั้งแบบผ่านสายและแบบไร้สาย สำหรับกลุ่มไร้สาย ชื่อที่หลายท่านคุ้นเคยก็จะเป็น Wi-Fi และพวกการเชื่อมต่อผ่านเครือข่ายมือถืออย่าง 5G 4G เป็นต้น แต่ที่จริงยังมีอีกหนึ่งเทคโนโลยีที่อยู่ในระหว่างการพัฒนาและทดสอบการใช้งานจริงอยู่ นั่นก็คือ LiFi ซึ่งเป็นการนำแสงมาใช้เป็นสื่อกลางแทนคลื่นวิทยุ
ที่จริงแล้วเราได้นำแสงมาใช้ในการรับส่งข้อมูลกันอยู่แล้ว ที่เห็นได้ชัดและใกล้ตัวสุดก็คือสายไฟเบอร์ออปติกที่ใช้กับเน็ตบ้านนั่นเอง ซึ่งข้อดีของแสงก็คือความเร็วที่สูงมาก และแทบไม่ได้รับผลกระทบจากการรบกวนทางไฟฟ้า ซึ่งคอนเซ็ปต์แบบสั้น ๆ ของเทคโนโลยีนี้ก็คือการใช้แสงในการรับส่งข้อมูลเช่นกัน แต่จะเป็นแบบไร้สายไปเลย
LiFi คืออะไร?
LiFi ย่อมาจาก Light Fidelity ซึ่งเป็นการแปลงคำมาจาก Wi-Fi ได้รับการเปิดเผยสู่สาธารณะเป็นครั้งแรกโดยศาสตราจารย์ Harald Hass ในงาน TEDx Talk เมื่อปี 2011 ตั้งเป้าที่จะพัฒนาต่อยอดจนกลายเป็นหนึ่งในเทคโนโลยีการสื่อสารแบบไร้สายสำหรับยุคใหม่ ด้วยการใช้แสงเป็นพาหะในการรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ แทนที่การใช้คลื่นวิทยุของ WiFi หลักการทำงานก็จะเป็นตามภาพด้านล่างนี้ครับ
ถ้าพิจารณาดี ๆ จะเห็นว่ามันก็คือการเชื่อมต่อ WiFi แบบที่เราคุ้นเคยกันในปัจจุบันเลย เพียงแค่เปลี่ยนจาก wireless router หรือ wireless access point มาเป็นหลอดไฟที่มีโมดูลสำหรับรับส่งข้อมูลเสริมเข้ามา ส่วนอุปกรณ์ปลายทางก็ต้องมีเซ็นเซอร์รับแสง เพื่อนำมาถอดรหัสข้อมูล รวมถึงต้องมีโมดูลส่งข้อมูลผ่านแสงด้วยเช่นกัน
สำหรับตัวหลอดไฟที่ใช้ในการส่งข้อมูล สามารถใช้ได้ทั้งหลอดฟลูออเรสเซนท์และหลอดไฟ LED ที่เราใช้กันในปัจจุบันได้เลย แต่หลอด LED จะเหมาะกับการใช้งานประเภทนี้มากกว่า เนื่องจากคลื่นแสงที่ออกมาจากหลอด LED จะเป็นคลื่นที่ค่อนข้างแคบกว่า ทำให้เวลาส่งแสงออกมา จะมีการฟุ้งกระจายของโฟตอนในแสงที่น้อยกว่าด้วย จึงเหมาะกับใช้รับส่งข้อมูลที่ต้องการความต่อเนื่องและความเร็วมากกว่า
นอกจากนี้ตัวหลอด LED ยังเป็นวัสดุประเภทสารกึ่งตัวนำ ซึ่งมีคุณสมบัติรองรับการขยายความเข้มของแสง และสับเปลี่ยนสถานะการเปิดปิดได้อย่างรวดเร็ว เพราะถ้าหากใช้หลอดประเภทอื่น เวลาที่มีการแปลงข้อมูลเป็นค่ากระแสไฟฟ้าและจ่ายให้หลอดไฟแบบเร็ว ๆ อาจทำให้หลอดไฟมีระดับความสว่างขึ้น ๆ ลง ๆ ซึ่งรบกวนการใช้งานฟังก์ชันพื้นฐานของหลอดไฟเอง ที่ได้รับการออกแบบมาเพื่อให้แสงสว่างเป็นหลัก ทำให้ต้องมีการออกแบบให้มีการปรับเปลี่ยนค่ากระแสที่เร็วมาก ๆๆ เพื่อทำให้สามารถรับส่งข้อมูลได้เร็วไปพร้อมกับการทำให้ผู้ใช้งานแทบไม่รู้สึกถึงการเปลี่ยนแปลงของระดับความสว่างเลย ตรงจุดนี้ทำให้หลอดไฟแบบ LED ดูจะเหมาะกับเทคโนโลยีนี้ที่สุดในขณะนี้
ความเร็วในการรับส่งข้อมูล
ในการพัฒนาและทดสอบของ pureLiFi บริษัทของผู้บุกเบิกเทคโนโลยีเอง มีข้อมูลเปิดเผยออกมาว่าสามารถทำความเร็วในการรับส่งข้อมูลเกินกว่า 100 Gbps ได้ และในบางรอบสามารถทำความเร็วได้สูงถึงกว่า 224 Gbps ด้วย ซึ่งความเร็วสูงสุดของฝั่ง WiFi เอง ตามทฤษฎีจะประมาณนี้
- WiFi 802.11ac (WiFi 5) – 6.9 Gbps
- WiFi 802.11ax (WiFi 6 และ 6E) – 9.6 Gbps
- WiFi 802.11be (WiFi 7) – 46 Gbps
จะเห็นว่าต่อให้เทคโนโลยีนี้ทำได้แค่แตะหลัก 100 Gbps ก็ยังสูงกว่า WiFi มากแล้ว แต่อย่างไรก็ตาม ตัวเลขความเร็วที่พูดถึงกันนี้ เป็นความเร็วจากการทดลอง ความเร็วตามทฤษฎีเป็นหลัก ซึ่งในการใช้งานจริงอาจจะลดลงมาอีก อันเนื่องมาจากหลายปัจจัย แต่ก็มีแนวโน้มว่าการรับส่งข้อมูลด้วยแสงก็ยังน่าจะทำความเร็วได้สูงกว่าคลื่นวิทยุอยู่ดี ในขณะที่ฝั่ง cellular อย่าง 5G ก็ทำความเร็วได้สูงสุดตามทฤษฎีที่หลักสิบ Gbps เท่านั้น แถมเวลาใช้งานจริงในตอนนี้ จะทดสอบให้วิ่งได้ถึง 1 Gbps ยังค่อนข้างยากเลย เนื่องด้วยข้อจำกัดทางเทคนิค เช่น การจัดสรรแบนด์วิธ เพราะทุกคนที่ใช้ 5G จะต้องมาแบ่งช่องสัญญาณกัน จึงทำให้ความเร็วใช้งานจริงทำได้ไม่สูงนัก
ความเร็วที่ผ่านการรับรองจาก IEEE
เมื่อวันที่ 14 กรกฎาคมที่ผ่านมา ทางเว็บไซต์ของผู้พัฒนาได้เปิดเผยว่าสถาบันวิศวกรรมไฟฟ้าและวิศวกรรมอิเล็กทรอนิกส์นานาชาติ (IEEE) ซึ่งเป็นองค์กรที่รับรองมาตรฐานเกี่ยวกับเชิงวิศวกรรม ที่คุ้น ๆ กันก็คือพวกชื่อ 802.11 ที่เป็นมาตรฐานของการเชื่อมต่อแบบไร้สาย ได้ประกาศรับรองเทคโนโลยีนี้อย่างเป็นทางการ โดยให้ชื่อมาตรฐานว่า IEEE 802.11bb ที่มีความเร็วในการรับส่งข้อมูลสูงสุดตามทฤษฎีที่ 9.6 Gbps
ซึ่งเมื่อผ่านการรับรองมาตรฐานแล้ว เท่ากับว่าจะช่วยให้สามารถนำเทคโนโลยีนี้มาใส่ในผลิตภัณฑ์เพื่อออกวางจำหน่ายได้ง่ายขึ้น เช่น ใส่ในหลอดไฟที่จะวางขายในท้องตลาด ทั้งยังเป็นการเปิดโอกาสให้มีการนำโซลูชันการรับส่งข้อมูลผ่านแสงมาใช้งานร่วมกับโครงข่าย WiFi ไปพร้อมกันได้อีกด้วย ซึ่งทางบริษัทเองก็ได้มีการพัฒนาโมดูล Light Antenna ONE ขึ้นมา เพื่อใช้เสริมความสามารถในการใช้งาน LiFi ให้กับชิปเซ็ต WiFi ที่มีอยู่ในท้องตลาดได้ด้วย โดยนับเป็นอีกช่องทางการรับส่งข้อมูลที่จะเพิ่มเข้ามาในอนาคต ซึ่งทางผู้พัฒนาเองก็ตั้งใจว่าจะให้เทคโนโลยีสามารถนำมาใช้ควบคู่กับสิ่งที่มีอยู่แล้วอย่าง WiFi และ 5G ด้วย เพื่อให้สามารถปรับรูปแบบการใช้งานได้ตามลักษณะงานและพื้นที่ ไม่ได้ตั้งใจให้เข้ามาแทนที่แบบ 100% เช่นถ้ามีการติดตั้งระบบการรับส่งสัญญาณทั้งสองแบบไว้ ในกรณีที่ช่อง WiFi เริ่มแน่นแล้ว ก็สามารถสลับบางการเชื่อมต่อมาใช้ผ่านแสงแทน เพื่อลดการโหลดของ WiFi ลง เป็นต้น
แนวทางการพัฒนาต่อในอนาคต
ที่ผ่านมา การพัฒนาเทคโนโลยีนี้จะใช้หลอดไฟ LED สีขาวเป็นหลัก แต่ทางทีมงานก็มีแผนจะพัฒนาให้มีการใช้หลอดไฟ RGB LED เข้ามาด้วย เพื่อเพิ่มแบนด์วิธรวมในการรับส่งข้อมูลเข้าไปอีก ถ้าคิดแบบง่าย ๆ เลยก็ไม่ต่ำกว่า 3 เท่าแน่ ๆ นอกจากนี้ยังมีแผนที่จะนำแสงอินฟราเรดมาใช้ร่วมกับแสงหลอดไฟปกติด้วย เพื่อให้อุปกรณ์พกพาที่มีอินฟราเรดในตัว สามารถส่งสัญญาณมายังหลอดไฟ และเชื่อมต่ออยู่ในโครงข่ายเดียวกันได้ด้วย ซึ่งถ้าทำได้จริง เชื่อว่าจะสามารถปรับโฉมวงการสมาร์ตโฮมได้อีกเยอะทีเดียว (จากใจผู้ที่ทำสมาร์ตโฮม)
แนวคิดการนำไปใช้งาน
เมื่อนำแสงมาใช้ในการรับส่งข้อมูลระหว่างอุปกรณ์ได้ ก็มีแนวคิดที่จะนำเทคโนโลยีนี้มาใช้งานออกมาหลายรูปแบบทีเดียว เช่น การนำมาใช้ในระบบสมาร์ตโฮม ที่จะทำให้ผู้ใช้งานสามารถลดจำนวนอุปกรณ์ที่ใช้ในระบบไปได้เลย เช่นในปัจจุบัน ถ้าเราจะต่อเน็ตเข้าไปในห้องนอนชั้นบน อาจจะต้องอาศัยการเดินสายแลนเพื่อให้ได้ความเร็วสูงและมีความเสถียร รวมถึงถ้าอยากควบคุมอุปกรณ์ย่อย ๆ ภายในห้อง ก็อาจจะต้องมีตัวรับส่งสัญญาณอินฟราเรด หรือถ้าหนักหน่อยก็อาจต้องมี access point อีกตัวหนึ่งด้วย เพื่อช่วยกระจายสัญญาณ WiFi ในแต่ละชั้น
แต่ถ้าเปลี่ยนมาใช้หลอดไฟที่มี LiFi อาจจะทำให้เรายกอุปกรณ์ที่พูดถึงไปข้างต้นออกได้แทบทั้งหมดเลย เปลี่ยนมาใช้แค่หลอดไฟเพดานหลอดเดียว ที่สามารถใช้ทั้งกระจายเน็ตแทน WiFi ใช้คุมอุปกรณ์สมาร์ตโฮม ไปจนถึงสั่งงานอุปกรณ์ที่มีเซ็นเซอร์อินฟราเรดในตัวได้ด้วย เช่น แอร์บ้านที่ไม่มีระบบ IoT เป็นต้น
แนวคิดต่อมาที่น่าสนใจคือการนำไปใช้สื่อสารในสภาพแวดล้อมที่ยากต่อการใช้งานคลื่นวิทยุ เช่นการสื่อสารใต้น้ำ ที่ในปัจจุบันต้องใช้การสื่อสารผ่านสายเป็นหลัก ซึ่งก็มีข้อจำกัดและข้อควรระวังมากมาย แต่ถ้าหากเปลี่ยนมาใช้แสงในการสื่อสารแทนได้ ก็จะช่วยลดข้อจำกัดลงไปมาก เพราะแสงสามารถส่องทะลุในน้ำได้ลึกประมาณหนึ่ง คือไกลสุดราว ๆ 200 เมตร ซึ่งอยู่ในช่วงที่มนุษย์พอจะสามารถดำลงไปได้โดยไม่ต้องใช้เรือดำน้ำพอดี ส่วนถ้าอีกแบบที่คล้ายกันก็คือใช้สำหรับให้อากาศยานสื่อสารกันระหว่างบินได้ด้วย ซึ่งจะได้ข้อดีคือช่วยลดปัญหาการชนกันของคลื่นสื่อสารได้
ข้อต่อมานี้น่าสนใจมากครับ คือเราน่าจะสามารถนำเทคโนโลยีนี้ไปใช้สำหรับให้รถแต่ละคันบนท้องถนนใช้สื่อสารกันเองได้ เช่นอาจจะมีโมดูลรับส่งสัญญาณกันรอบคัน เพื่อให้ระบบของรถสามารถพูดคุยกันเองได้ รวมถึงให้ตัวรถสามารถรับข้อมูลต่าง ๆ จากป้ายหรือไฟจราจร ซึ่งจะมีประโยชน์ทั้งกับการประเมินสภาพการจราจร ระบบขับรถอัตโนมัติ เป็นต้น ถ้านำมาใช้งานได้จริง น่าจะให้ประสิทธิภาพที่ดีกว่าระบบการสื่อสารในปัจจุบันอยู่มากทีเดียว
ด้วยการที่เป็นแสง ซึ่งแทบไม่ส่งผลหรือก่อให้เกิดการรบกวนสัญญาณวิทยุ คลื่นแม่เหล็กไฟฟ้าเลย จึงน่าจะเหมาะกับการใช้งานในพื้นที่ที่ต้องให้ความสำคัญกับการรบกวนคลื่นสัญญาณมาก ๆ เช่น ในโรงพยาบาล ในบริเวณที่มีเครื่องจักรที่ต้องนำคลื่นเข้มข้นสูงมาใช้งาน เป็นต้น จากที่ในปัจจุบันเราอาจจะไม่สามารถใช้อุปกรณ์สื่อสารในพื้นที่ดังกล่าวได้เลย ทำให้เกิดความลำบากในการควบคุมอุปกรณ์และการรับส่งข้อมูล แต่ถ้าเปลี่ยนมาใช้หลอดไฟในการสื่อสารแทน ปัญหาดังกล่าวก็แทบจะหมดไปในทันที
แต่อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้ที่ใช้แสงเป็นพาหะรับส่งข้อมูล ก็จะมีข้อจำกัดในตัวเอง นั่นคือแสงไม่สามารถส่องทะลุวัตถุทึบได้ นั่นคือพื้นที่ในการใช้งาน Li-Fi จะจำกัดกว่า WiFi ที่ใช้คลื่นวิทยุอยู่มาก จึงอาจจะเหมาะสำหรับใช้งานในพื้นที่หนึ่งเป็นส่วน ๆ ไป เช่น สำหรับใช้ในห้องนั่งเล่น ใช้ในห้องนอน แต่ก็สามารถประยุกต์ข้อจำกัดนี้มาให้เป็นประโยชน์ได้เช่นกัน อาทิ การนำไปใช้ในบริเวณที่ต้องมีการเก็บความลับของข้อมูล เพื่อป้องกันการเจาะ การแฮคระบบ หรือต้องการควบคุมระยะการรับส่งข้อมูล ที่จะทำได้ง่ายขึ้นมาก จากในปัจจุบันถ้าจะจำกัดระยะของ WiFi ก็อาจจะต้องหาวัสดุที่มีคุณสมบัติสะท้อนคลื่นมากั้นไว้ (เห็นภาพสุดก็พวกฟอยล์ห่ออาหาร) จากนั้นก็อาจจะต้องทดสอบวัดสัญญาณคลื่นกันอีก
แต่ถ้าปรับมาใช้แสงแทน การจำกัดระยะจะทำได้ง่ายขึ้นมา ขอแค่เป็นกำแพงหรือวัตถุที่มีความทึบอะไรก็ได้มากั้นไว้ แล้วใช้ตามองว่าแสงส่องทะลุมาไม่ได้ แค่นี้ก็จบเลย ง่ายสุด ๆ
สรุป – LiFi คืออะไร ใช้ทำอะไรได้บ้าง และจะได้ใช้ตอนไหน?
ถ้าให้สรุปแบบง่ายที่สุด LiFi ก็คือ WiFi ที่เราคุ้นเคยกันนี่แหละครับ แต่เปลี่ยนจากการใช้คลื่นวิทยุมาใช้แสงจากหลอดไฟ LED แทน โดยจุดเด่นที่น่าสนใจคือความเร็วในการรับส่งข้อมูลที่สูงมาก มี latency ต่ำ ทั้งยังมีการรบกวนของสัญญาณที่ต่ำด้วย จึงเหมาะกับการใช้ในหลายสถานการณ์ ตั้งแต่ในบ้าน ในอาคารสำนักงาน ไปจนถึงบนท้องถนน ใต้น้ำและบนท้องฟ้าได้เลย แต่จะมีข้อจำกัดที่แสงไม่สามารถทะลุกำแพงหรือวัตถุทึบแสงได้
สำหรับในระดับการใช้งานทั่วไป อาจจะยังต้องใช้เวลากันอีกพักใหญ่ ๆ ทีเดียว เพราะยังคงเป็นเทคโนโลยีที่ใหม่มาก ทำให้ต้นทุนในการพัฒนา ต้นทุนในการสร้างผลิตภัณฑ์ยังสูงอยู่ สะท้อนมาถึงราคาสินค้าออกมาในตอนนี้ที่ยังอาจจะยังไม่คุ้มทุนสำหรับการนำมาใช้งานทั่วไป เช่นชุดรับส่งสัญญาณ LiFiMAX Compact ที่เปิดให้สั่งจองล่วงหน้า ก็เปิดราคามาที่ $1,079 คิดเป็นเงินไทยประมาณเกือบ 40,000 บาท ส่วนแท็บเล็ตที่รองรับเทคโนโลยีก็มีราคาอยู่ที่ $599 หรือประมาณสองหมื่นกว่าบาทเลยทีเดียว
ดังนั้นถ้าใครที่กำลังวางแผนจะทำสมาร์ตโฮม หรือหาเทคโนโลยีการสื่อสารในพื้นที่ที่ต้องการอยู่ ตอนนี้ก็ใช้ของที่มีในท้องตลาดไปก่อนก็ได้ครับ อย่างพวก WiFi, Zigbee และ Matter เพราะกว่าเทคโนโลยีนี้จะเข้าสู่ระดับราคาที่จับต้องได้ง่าย มีของให้เลือกเยอะ น่าจะต้องใช้เวลาอีกหลายปีทีเดียว แต่ก็เป็นเทคโนโลยีที่น่าจับตามองมาก เพราะน่าจะเข้ามาอุดจุดอ่อนของการสื่อสารโดยอาศัยคลื่นวิทยุได้หลายข้ออยู่เหมือนกัน
