لي-فاي: تمارين محلّية لتكنولوجيا الإنترنت عبر الضوء في مصر

1. حساب سرعة نقل البيانات — سرعة نقل البيانات هي حاصل ضرب تردد التعديل في عدد البتات لكل دورة. بما أن كل بت يحتاج إلى 8 دورات، فإن عدد البتات لكل ثانية يساوي تردد التعديل مضروباً في 1/8 (لأن كل بت يستغرق 8 دورات).
   $$v=f\times \frac{1}{n}=5\times {10}^6\times \frac{1}{8}$$
2. التحويل إلى ميغابت/ث — نحول الناتج من بت/ث إلى ميغابت/ث بقسمة الناتج على 10^6.
   $$v=\frac{5\times {10}^6}{8\times {10}^6}=0.625\text{ ميغابت/ث}$$

$$0.625\text{ميجابت/ث}$$

← سرعة نقل البيانات هي 0.625 ميغابت في الثانية.

1. حساب زمن اللي-فاي — نقسم حجم الملف على سرعة اللي-فاي للحصول على الزمن بالثواني.
   $$t_{Li-Fi}=\frac{T}{v_{Li-Fi}}=\frac{2\times {10}^9}{100\times {10}^6}$$
2. حساب زمن الواي-فاي — نقسم حجم الملف على سرعة الواي-فاي للحصول على الزمن بالثواني.
   $$t_{Wi-Fi}=\frac{T}{v_{Wi-Fi}}=\frac{2\times {10}^9}{50\times {10}^6}$$
3. المقارنة — الزمن اللازم لنظام اللي-فاي أقل من الزمن اللازم لنظام الواي-فاي، مما يعني أن اللي-فاي أسرع في نقل الملفات الكبيرة.
   $$t_{Li-Fi}=20\text{ث}<t_{Wi-Fi}=40\text{ث}$$

$$t_{\text{Li-Fi}}=20\text{ث};t_{\text{Wi-Fi}}=40\text{ث}$$

← يستغرق اللي-فاي 20 ثانية لنقل الملف بينما يستغرق الواي-فاي 40 ثانية.

1. حساب كمية البيانات بالبت — نضرب سرعة النظام في الزمن للحصول على كمية البيانات المنقولة بالبت.
   $$D=v\times t=80\times {10}^6\times 300$$
2. التحويل إلى جيجابايت — نحول كمية البيانات من بت إلى جيجابايت بقسمة الناتج على 10^9.
   $$D=\frac{80\times {10}^6\times 300}{{10}^9}=24\text{جيجابايت}$$

$$24\text{جيجابايت}$$

← يمكن نقل 24 جيجابايت من البيانات في 5 دقائق باستخدام اللي-فاي.

1. الميزة الرئيسية — الميزة الرئيسية هي عدم تأثر اللي-فاي بالتشويش الكهرومغناطيسي، مما يجعله آمناً للاستخدام في بيئات مثل غرف العمليات حيث توجد أجهزة طبية حساسة.
2. آلية العمل — يعمل اللي-فاي من خلال تعديل شدة الضوء من الـ LEDs بمعدل لا يمكن للعين البشرية ملاحظته. في غرفة العمليات، يمكن وضع مصابيح اللي-فاي فوق طاولة العمليات، مما يوفر اتصالاً لاسلكياً آمناً لنقل البيانات الطبية دون التدخل مع الأجهزة الأخرى.
3. الانعكاسات — يمكن للضوء أن ينعكس على الجدران أو السقف، مما يسمح بانتشار الإشارة في الغرفة دون الحاجة إلى خط نظر مباشر بين المصدر والمستقبل.

← الميزة الرئيسية هي عدم تأثر اللي-فاي بالتشويش الكهرومغناطيسي، مما يجعله آمناً للاستخدام في غرف العمليات والمستشفيات.

1. التحديات — التحديات الرئيسية تشمل: 1) عدم قدرة الضوء على اختراق الجدران، مما قد يعيق الاتصال في السوق المتعرج. 2) الحاجة إلى خط نظر مباشر أو انعكاسات كافية لنقل الإشارة. 3) توفير إضاءة كافية باستخدام الـ LEDs في جميع أنحاء السوق. 4) ضمان عدم حدوث تداخل بين أنظمة اللي-فاي المختلفة.
2. الحلول — لتجاوز هذه التحديات، يمكن: 1) توزيع مصابيح اللي-فاي على مسافات منتظمة في السوق، مع توجيهها نحو الأسقف والجدران لتعزيز الانعكاسات. 2) استخدام أجهزة استقبال حساسة للضوء يمكنها التقاط الإشارات المنعكسة. 3) اختيار سرعة نقل بيانات مناسبة (مثل 50-100 ميغابت/ث) لتوفير تجربة مستخدم جيدة. 4) استخدام أنظمة إدارة طاقة ذكية للـ LEDs لتقليل استهلاك الطاقة.
3. التصميم المقترح — يمكن وضع مصابيح اللي-فاي على أعمدة الإنارة في السوق، مع توجيهها بزاوية تسمح بانعكاس الضوء على الجدران والأسقف. كما يمكن استخدام أجهزة استقبال محمولة (مثل الهواتف الذكية) مزودة بمستقبلات ضوئية خاصة. يجب اختبار النظام في أوقات مختلفة من اليوم لضمان جودة الاتصال.

← التحديات الرئيسية هي عدم اختراق الجدران وانعكاسات الضوء غير الكافية. الحلول تشمل توزيع مصابيح اللي-فاي بزاوية، استخدام أجهزة استقبال حساسة، واختيار سرعات مناسبة.

1. قانون التناقص العكسي — شدة الضوء تتناقص مع مربع المسافة، لذا يمكن كتابة العلاقة كالتالي: القدرة المستقبلة = القدرة المنبعثة ÷ مربع المسافة.
   $$P_{min}=\frac{P_{\acute{e}mise}}{d_{max}^2}$$
2. حل المعادلة — نعيد ترتيب المعادلة لحساب المسافة القصوى.
   $$d_{max}^2=\frac{P_{\acute{e}mise}}{P_{min}}=\frac{5}{0.1\times {10}^{-6}}=50\times {10}^6$$
3. حساب المسافة — نأخذ الجذر التربيعي للطرفين للحصول على المسافة القصوى.
   $$d_{max}=\sqrt{50\times {10}^6}=7071\text{م}\approx 7.07\text{كم}$$

$$7.07\text{كم}$$

← المسافة القصوى لنقل البيانات هي حوالي 7.07 كيلومتر في ظروف مثالية.