Ánh sáng thông minh

Trong tháng 2/2014. Công ty Philips (Hà Lan) bắt đầu quảng bá hệ thống đèn thông minh dùng cho cửa hàng (Phillips Intelligent Lighting System). Đèn LED (Light Emitting Diode) của Philips có thể cung cấp thông tin về loại hàng đang được chiếu sáng tại chỗ. Để nhận thông tin, khách hàng cần tải xuống điện thoại của mình một phần mềm ứng dụng của Philips. Ứng dụng có nhiệm vụ điều khiển ống kính (camera) trên điện thoại để giải mã dữ liệu trong ánh sáng do đèn phát ra. Một vi mạch được gắn vào đèn có nhiệm vụ tiếp nhận dữ liệu từ cáp mạng Ethernet và mã hóa dữ liệu trong ánh sáng đèn. Theo Philips, trong tương lai, đèn LED thông minh sẽ dễ dàng thích nghi với giải pháp truyền dữ liệu qua dây điện bình thường (thay vì dùng cáp mạng).

Ánh sáng đèn truyền tải dữ liệu theo cơ chế điều biên: cường độ của đèn thay đổi liên tục để mã hóa dữ liệu. Do đèn LED rất nhạy, cường độ của đèn thay đổi với tần số đủ cao khiến mắt người không cảm nhận được. Đối với mắt người, ánh sáng mang dữ liệu do đèn LED của Philips phát ra vẫn ổn định như ánh sáng đèn bình thường.

Người dùng điện thoại nhận được thông tin khác nhau ở các bóng đèn LED khác nhau. Vị trí của đèn trong cửa hàng quyết định nội dung thông tin được cung cấp: tên hàng, đặc điểm, giá bán, chi tiết khuyến mãi, hướng dẫn sử dụng,... Hệ thống đèn LED thông minh của Philips không cần đến giải thuật tinh tế để xác định vị trí của khách hàng trong cửa hàng như công nghệ iBeacon của Apple (dùng sóng điện từ Bluetooth năng lượng thấp).

Để chứng minh hiệu quả của giải pháp, Philips đã lắp đặt hệ thống đèn LED thông minh tại hội chợ EuroShop (16-20/2/2014, Düsseldorf, Đức) và hợp tác thử nghiệm với các nhà bán lẻ ở nhiều nước. Nếu thực sự hiệu quả, giải pháp của Philips rõ ràng cũng có ích ở bất cứ đâu có nhu cầu cung cấp thông tin hoặc hiển thị quảng cáo tùy thuộc vị trí của người dùng điện thoại (tại nhà ga, rạp hát, viện bảo tàng, nhà thi đấu, công viên giải trí, khách sạn lớn,...).

So với đèn dây tóc có thời lượng khoảng 1200 giờ và đèn huỳnh quang có thời lượng khoảng 10.000 giờ, đèn LED có thời lượng lên đến 50.000 giờ. Có lẽ nhịp độ thay mới đèn LED chậm hơn nhiều so với các loại đèn khác đã thúc đẩy Philips tạo ra "giá trị gia tăng" cho đèn LED?

Thực ra, nếu Philips không nắm bắt cơ hội kinh doanh mới, những công ty khác sẽ nhanh chóng "làm thay" Philips để chinh phục thị trường đèn LED thông minh trị giá nhiều tỉ USD trong vài năm tới (theo báo cáo của công ty nghiên cứu thị trường MarketsandMarkets). Công ty ByteLight (Mỹ) và Oledcomm (Pháp) cũng giới thiệu giải pháp tương tự Philips.

Oledcomm đã lắp đặt thiết bị của mình tại một số viện bảo tàng và nhiều doanh nghiệp tại Pháp, cho phép người dùng đưa iPhone của mình đến dưới ánh đèn và nhận được thông tin trên màn hình. Thông tin có thể bao gồm một đoạn phim ngắn. Chưa hài lòng với khả năng tiếp nhận dữ liệu trong ánh sáng qua ống kính có sẵn trên điện thoại, Oledcomm còn giới thiệu ý tưởng về khả năng tiếp nhận ánh sáng trên toàn màn hình. OledComm đã chế tạo được điện thoại mẫu với màn hình cảm ứng có khả năng vừa đọc dữ liệu, vừa nhận năng lượng từ ánh sáng (thay vì cho ống kính của điện thoại hoạt động liên tục, làm hao pin).

Trong công nghệ truyền dữ liệu bằng ánh sáng, vấn đề tốc độ tạo nên cuộc đua của các trung tâm nghiên cứu khắp thế giới. Trong tháng 7/2014, Công ty Sisoft (Mexico) hợp tác với Viện Công nghệ Tự động Mexico (Instituto Tecnológico Autónomo de México) giới thiệu thiết bị cho phép truyền dữ liệu bằng ánh sáng với tốc độ 200 MB mỗi giây, cho phép người dùng tải xuống một phim truyện chuẩn HD qua ánh sáng đèn chỉ trong 45 giây!

Cuộc cạnh tranh trong công nghệ truyền dữ liệu bằng ánh sáng có lẽ bắt đầu nóng lên từ khi giáo sư Harald Haas (Anh) giới thiệu giải pháp kết nối Internet qua ánh sáng đèn LED (7/2011) với tên gọi Li-Fi. Khi dùng tên gọi Li-Fi, Haas muốn nhấn mạnh đến việc dùng ánh sáng thay sóng điện từ của mạng Wi-Fi. Haas hình dung Li-Fi có mọi chức năng của Wi-Fi, Li-Fi tuân thủ chuẩn kỹ thuật mạng không dây y như Wi-Fi. Trong mạng Li-Fi, dữ liệu cũng truyền hai chiều như mạng Wi-Fi: dữ liệu từ bóng đèn truyền xuống thiết bị nào đó (máy tính, điện thoại,...) và từ thiết bị truyền lên bóng đèn. Điều này đòi hỏi chi phí mới cho cả hai phía: thiết bị thụ hưởng kết nối Internet và bóng đèn cung cấp kết nối Internet.

Đầu năm 2014, Công ty PureLiFi do Haas sáng lập giới thiệu sản phẩm hoàn chỉnh đầu tiên mang tên Li-1st để thực hiện ý tưởng mạng Li-Fi. Thiết bị Li-1st gồm hai phần, một phần gắn vào đèn, nối với cáp mạng Ethernet, một phần nối với máy tính qua cổng USB. Thiết bị Li-1st chưa được nhỏ gọn nhưng Haas tin rằng bóng đèn và máy tính sẽ được tích hợp chức năng Li-Fi trong tương lai.

Với thiết bị Li-1st, có thể ngắt kết nối Internet bằng cách dùng tay chắn ánh sáng. Điều này không hẳn là điểm yếu của Li-Fi vì chứng tỏ Li-Fi có tính bảo mật cao hơn sóng điện từ Wi-Fi (người lạ không thể xâm nhập mạng Li-Fi hoạt động trong phòng kín). Haas khẳng định: khi độ nhạy của thiết bị cao hơn, thiết bị sẽ tiếp nhận được ánh sáng tán xạ có cường độ yếu. Nhờ vậy, kết nối Internet vẫn được duy trì khi có vật chắn sáng giữa bóng đèn và máy tính, kể cả khi cường độ ánh sáng giảm đến mức căn phòng trở nên tối.

Công ty PureLiFi đang dồn sức cho sản phẩm kế tiếp mang tên Li-Flame, cũng gồm hai phần (gắn vào bóng đèn và gắn vào máy tính). Khác với Li-1st, Li-Flame cho phép kết nối Internet không gián đoạn khi người dùng di chuyển từ bóng đèn này qua bóng đèn khác.

PureLiFi chưa có khả năng sản xuất với quy mô đủ lớn để tham gia thị trường tiêu dùng nhưng Haas hy vọng giải pháp của ông có thể ứng dụng ngay trong những trường hợp mà sóng Wi-Fi không được chấp nhận (vì sợ gây nhiễu cho các thiết bị điện tử chính xác) như tại các trung tâm nghiên cứu y học, nghiên cứu hạt nhân. Giải pháp Li-Fi chắc chắn đắc dụng cho việc kết nối Internet dưới nước, nơi mà sóng điện từ không thể lan truyền.

Haas cũng hình dung mạng Li-Fi trên máy bay có thể giúp loại bỏ toàn bộ cáp đồng dùng cho hệ thống màn hình giải trí tại ghế ngồi. Mạng Li-Fi trên máy bay có thể được tạo ra nhờ bóng đèn chiếu sáng có sẵn tại từng ghế. Haas cho rằng khi không dùng cáp đồng cho hệ thống màn hình giải trí, máy bay sẽ nhẹ hơn, việc điều chỉnh vị trí ghế theo tuyến bay cũng dễ hơn.

Mọi người đang nói nhiều về mạng Internet của những vật dụng (Internet of Things - IoT). Tuy nhiên, khi ngày càng có nhiều vật dụng kết nối Internet bằng sóng điện từ, vấn đề sử dụng băng thông và tài nguyên tần số càng thêm phức tạp. Vấn đề như vậy không tồn tại trong công nghệ Li-Fi. Không có hạn chế nào, không có giấy phép nào cho việc sử dụng tần số của sóng ánh sáng. Nghĩa là Li-Fi hoàn toàn có thể hòa vào dòng chảy IoT, thúc đẩy trào lưu IoT.

Thật thú vị khi hình dung hệ thống đèn đường trở thành một phần của mạng Internet, người dùng điện thoại có thể đến gần cột đèn để được kết nối Internet! Tuy nhiên, công nghệ Wi-Fi đã mất hơn hai thập niên để trở nên phổ biến, Li-Fi chắc chắn cũng cần khoảng thời gian không ngắn để thâm nhập đời sống.

NGỌC GIAO