LiFi, transmissió de dades en un raig de llum

Publicat a la revista d’Astrobanyoles: http://www.astrobanyoles.org/arxius/butlletins/Revista-2015.pdf

En el passat congrés de mòbils de Barcelona (World Mobile Congress) de 2 a 5 de març 2015, va ser presentat un sistema de transmissió de dades a través de la llum d’una bombeta LED. Aquesta tecnologia va ser presentada ja el 2011 per Harald Haas, qui l’anomenà LiFi, perquè permet la transmissió de dades a distància, de manera similar a la tecnologia WiFi, però utilitzant ones de llum visible en lloc d’ones de ràdio.
(1) (2)

Fonaments de LiFiL14091182p1
La utilització de llum per transmetre informació no es cap nova notícia. Els sistemes de telegrafia òptica ja es van utilitzar a Europa des del segle XVIII i molt abans es transmetia informació mitjançant fogueres que es podien veure de molt lluny. Fins i tot els fars i els semàfors també transmeten informació mitjançant la llum. Actualment, la fibra òptica que forma el cablejat de la major part de Internet, també utilitza la llum per transmetre informació. LiFi, però, és quelcom més.

Harald Haas, professor de la universitat d’Edimburg, Regne Unit, va presentar la tecnologia LiFi a la conferència TED Global 2011, Edimburg, juliol 2011 (3). Va explicar que LiFi utilitza llum visible, l’espectre del qual és 10.000 vegades més ample que l’espectre d’ones de radio, propi del WiFi. La intensitat de la llum de les làmpades LED pot ser modulada a velocitats molt altes i també pot ser apagada a velocitats molt altes. Actualment s’utilitzen els LED’s, per exemple per encendre i apagar un aparell electrònic, amb un simple flux de dades a velocitat de 10.000 a 20.000 bits/s. Lifi permet transmetre milers de fluxos de dades en paral·lel, multiplicant aquestes velfirst_Li-Fiocitats.

A la seva conferència de 2011, Haas va fer una demostració: una làmpada d’escriptori normal amb una bombeta LED de 3 $, connectada a un servidor amb la seva tecnologia, permetia la transmissió d’un vídeo d’alta definició. La bombeta il·luminava un petit forat en el que havia un receptor que transformava els senyals lluminosos en senyals elèctrics; la llum de la bombeta servia al mateix temps per il·luminar i podia ser atenuada fins al punt de semblar apagada, però continuava transmetent dades igualment; només quan s’apagava la llum o es bloquejava la llum de la bombeta, el vídeo s’aturava.

Haas va comparar després la seva tecnologia LiFi amb la WIFI en quatre aspectes:
– capacitat, LiFi te 10.000 vegades més d’espectre que WiFi;
– eficiència energètica, la transmissió pràcticament surt gratis, ja que la bombeta continua servint per la seva utilitat principal de donar llum;
– disponibilitat, els LED’s estan ja per tot arreu i, on hi hagi un LED, es pot utilitzar LiFi;
– seguretat, donat que la llum no travessa les parets, les dades no poden sortir de la sala i, per tant, ningú a l’altre costat de la paret les podria llegir.

Haas va acabar la xerrada mostrant les possibles aplicacions: a més de substituir el Wifi per les aplicacions més usuals conegudes, es poden donar alguns exemples d’altres com, transmissió de dades entre robots submarins o en entorns en els que no es puguin utilitzar ones electromagnètiques per raons de seguretat (com plantes petroquímiques), entre aparells mèdics en hospitals, per control del tràfic als carrers, en cotxes intel·ligents, amb transmissió de dades a través dels fars de davant i de darrera cap a altres cotxes o cap a les senyals de trànsit, subministrar accés a Internet als carrers, a través de la llum del sistema d’enllumenat públic, o igualment a les cabines dels avions.
(2)

Com funciona LiFi?

how_it_works

Imatge de http://purelifi.com/what_is_li-fi/how-does-vlc-work/

LiFi permet la transmissió de dades entre una font (servidor, internet) i un dispositiu client (ordinador, tauleta, telèfon mòbil, . . . ), mitjançant una unitat de sostre connectada a una bombeta LED i una unitat receptora connectada al dispositiu client. Els LED’s són semiconductors en els que tant el corrent d’entrada com la llum de sortida, poden ser modulats a molt alta velocitat. La unitat de sostre envia un corrent al LED, modulat segons la informació rebuda de la font, que fa que la llum de sortida de la bombeta sigui modulada de la mateixa manera. Quan la llum arriba a la unitat receptora és demodulada, recuperant la informació de la font i enviada al dispositiu client.
(4)

Li-Flame al Congrés de mòbils de Barcelona
En el darrer congrés de mòbils de Barcelona, del 2 al 5 de març passat (2015), es va presentar Li-Flame, la darrera novetat comercial de LiFi. Una unitat de sostre acoblada a un focus de llum (LED) es comunica amb un receptor de sobretaula connectat via USB amb l’ordinador client. La transmissió de baixada és a 10 Mbps (Megabits per segon) a través de la llum i la de pujada, igualment a 10 Mbps, per un feix de raigs infraroigs.
li-flame
Li-Flame permet la comunicació simultània amb múltiples usuaris. El receptor de sobretaula, alimentat per bateria, permet la mobilitat de l’usuari entre diferents focus de llum sense perdre la connexió. Donar a conèixer aquestes característiques, millorades respecte versions anteriors, ha produït un increment de demanda de Li-Fi.
(1) (5)

Lifi a 224 Gbps
Investigadors de la universitat d’Oxford, Regne Unit, han desenvolupat i publicat el novembre de 2014, una nova versió de la tecnologia Lifi, que permet la transmissió de dades a velocitat de fins a 224 Gbps (Gigabits per segon) utilitzant la llum d’una bombeta LED.

Actualment, els cables de fibra òptica poden arribar a donar 1 Gbps de connexió a Internet. El feix de llum és conduït per reflexió interna a través del cable, assegurant que no hi ha pèrdua de dades en la transmissió. Però transmetre dades a través de l’aire no és el mateix. Utilitzant la tècnica «d’orientació de feix hologràfic», els investigadors d’Oxford han creat una reixeta de cristalls líquids que pot enviar el feix de llum en una direcció determinada. La velocitat de transmissió depèn del camp de visió del receptor. Així, per una amplada de camp de visió de 60º, arriben a una velocitat de 224 Gbps i per una amplada de 36º, la velocitat és de 112 Gbps. Els investigadors treballen ara per incorporar tècniques de seguiment (tracking technology), de forma que el feix de llum pugui localitzar l’ordinador, sigui on sigui dins de l’habitació.
(6) (7)

Futur
Quan Harald Haas va presentar la tecnologia LiFi a TED Global 2011, va mostrar el primer dispositiu transmetent a 10 Mbps i va dir que es podria incrementar la velocitat fins a 500 Mbps. Posteriorment, el Fraunhofer Institute de Berlín va assenyalar que es podria arribar als 800 Mbps. Un projecte de la universitat d’Edimburg intenta arribar a 15 Gbps i fa uns mesos, investigadors de la universitat d’Oxford han arribat a 224 Gbps, com s’ha referit anteriorment. A part d’aquestes experiències de laboratori, PureLiFi, l’empresa fundada entre d’altres per Harald Haas, acaba de presentar al darrer congrés de mòbils de Barcelona Li-Flame, un desenvolupament comercial d’aquesta tecnologia que sembla tenir una bona acollida.

LiFi sembla la opció ideal per llocs amb gran afluència de públic, com biblioteques, museus o centres comercials, però també estadis esportius o els carrers de les ciutats. Caldrà però que ordinadors, tabletes i sobretot mòbils tinguin el sistema de recepció adequat. Potser no tardarem gaire en veure el Lifi per tot arreu.
(8)

Fonts d’informació utilitzades
(1) http://purelifi.com/lifi-products/li-flame/
(2) https://www.ted.com/talks/harald_haas_wireless_data_from_every_light_bulb
(3) https://conferences.ted.com/TEDGlobal2011/
(4) http://purelifi.com/
(5) http://www.businesswire.com/news/home/20150331005390/en/pureLiFi-Increased-Demand-Li-Flame-MWC15#.Ve7y0rOlilM
(6) Nicole Arce. Tech Times. 18.02.2015
http://www.techtimes.com/articles/33295/20150218/oxford-researchers-achieve-224-gbps-connection-using-light-lifi-will-let-you-download-1-5gb-movie-in-a-blink.htm
(7) Gomez, A, Dept. of Eng. Sci., Univ. of Oxford, Oxford, lifi optical fiberUK i altres. «Beyond 100-Gb/s Indoor Wide Field-of-View Optical Wireless Communications».  Photonics Technology Letters, IEEE  Volume:27 ,  Issue: 4, 26th November 2014.
http://ieeexplore.ieee.org/xpl/articleDetails.jsp?arnumber=6967750
(8) http://www.xatakamovil.com/futuro/tecnologia-li-fi-que-es-y-como-puede-revolucionar-las-comunicaciones-moviles

Aquesta entrada ha esta publicada en informàtica, tecnologia. Afegeix a les adreces d'interès l'enllaç permanent.

Els comentaris estan tancats.