Li-Fi (también escrito como LiFi ) es una tecnología de comunicación inalámbrica que utiliza luz para transmitir datos y posición entre dispositivos. El término fue introducido por primera vez por Harald Haas durante una charla TEDGlobal en Edimburgo en 2011. [1]
Li-Fi es un sistema de comunicación por luz capaz de transmitir datos a alta velocidad en los espectros de luz visible , ultravioleta e infrarrojo . En su estado actual, solo se pueden utilizar lámparas LED para la transmisión de datos en luz visible. [2]
En términos de su usuario final , la tecnología es similar a Wi-Fi : la diferencia técnica clave es que Wi-Fi utiliza radiofrecuencia para inducir una tensión eléctrica en una antena para transmitir datos, mientras que Li-Fi utiliza la modulación de la intensidad de la luz para transmitir datos. Li-Fi puede funcionar en áreas susceptibles a interferencias electromagnéticas (por ejemplo, cabinas de aviones , hospitales o el ejército). [3]
Li-Fi es un derivado de la tecnología de comunicaciones inalámbricas ópticas (OWC), que utiliza luz de diodos emisores de luz (LED) como medio para ofrecer comunicaciones móviles, de red y de alta velocidad de manera similar al Wi-Fi . [4] Se proyectó que el mercado de Li-Fi tendría una tasa de crecimiento anual compuesta del 82% entre 2013 y 2018 y que valdría más de 6 mil millones de dólares por año para 2018. [5] Sin embargo, el mercado no se ha desarrollado como tal y Li-Fi sigue siendo un nicho de mercado. [6]
Las comunicaciones por luz visible (VLC) funcionan apagando y encendiendo la corriente de los LED a una velocidad muy alta, más allá de la capacidad del ojo humano para notarla. [7] Las tecnologías que permiten la itinerancia entre varias celdas Li-Fi, también conocidas como transferencia, pueden permitir una transición sin problemas entre Li-Fi. Las ondas de luz no pueden atravesar paredes, lo que se traduce en un alcance mucho más corto y un menor potencial de piratería , en relación con Wi-Fi. [8] [9] La línea de visión directa no siempre es necesaria para que Li-Fi transmita una señal y la luz reflejada en las paredes puede alcanzar los 70 Mbit/s . [10] [11]
El Li-Fi puede ser potencialmente útil en áreas sensibles electromagnéticas sin causar interferencias electromagnéticas . [8] [12] [9] Tanto el Wi-Fi como el Li-Fi transmiten datos a través del espectro electromagnético , pero mientras que el Wi-Fi utiliza ondas de radio, el Li-Fi utiliza luz visible, ultravioleta e infrarroja. [13] Los investigadores han alcanzado velocidades de datos de más de 224 Gbit/s, [14] que era mucho más rápido que la banda ancha rápida típica en 2013. [15] [16] Se espera que el Li-Fi sea diez veces más barato que el Wi-Fi. [17] El primer sistema Li-Fi disponible comercialmente se presentó en el Congreso Mundial de Móviles de 2014 en Barcelona.
Aunque los LED de Li-Fi tendrían que permanecer encendidos para transmitir datos, podrían atenuarse por debajo de la visibilidad humana y aún así emitir suficiente luz para transportar datos. [17] Este también es un cuello de botella importante de la tecnología cuando se basa en el espectro visible, ya que está restringido al propósito de iluminación y no está ajustado idealmente a un propósito de comunicación móvil, dado que otras fuentes de luz, por ejemplo el sol, interferirán con la señal. [18]
Dado que el rango de onda corta de Li-Fi no puede atravesar las paredes, sería necesario instalar transmisores en cada habitación de un edificio para garantizar una distribución uniforme de Li-Fi. Los altos costos de instalación asociados con este requisito para lograr un nivel de practicidad de la tecnología es una de las posibles desventajas. [5] [7] [19]
La investigación inicial sobre la comunicación por luz visible (VLC) fue publicada por el Instituto Fraunhofer Heinrich-Hertz en septiembre de 2009, mostrando velocidades de datos de 125 Mbit/s a una distancia de 5 m utilizando un LED blanco estándar. [20] En 2010, las velocidades de transmisión ya se habían aumentado a 513 Mbit/s utilizando el formato de modulación DMT. [21]
Durante su charla TED Global Talk de 2011, el profesor Harald Haas , experto en comunicaciones móviles de la Universidad de Edimburgo , introdujo el término "Li-Fi" mientras analizaba el concepto de "datos inalámbricos desde cada luz". [22]
El término general " comunicación por luz visible " (VLC), cuya historia se remonta a la década de 1880, incluye cualquier uso de la porción de luz visible del espectro electromagnético para transmitir información. El proyecto D-Light, financiado desde enero de 2010 hasta enero de 2012 en el Instituto de Comunicaciones Digitales de Edimburgo, fue fundamental para el avance de esta tecnología, y Haas también contribuyó a la creación de una empresa para su comercialización. [23] [24]
En octubre de 2011, la organización de investigación Fraunhofer IPMS y socios de la industria formaron el Consorcio Li-Fi para promover sistemas inalámbricos ópticos de alta velocidad y superar la cantidad limitada de espectro inalámbrico basado en radio disponible mediante la explotación de una parte completamente diferente del espectro electromagnético. [25]
La demostración práctica de la tecnología VLC utilizando Li-Fi [26] tuvo lugar en 2012, con velocidades de transmisión superiores a 1 Gbit/s logradas en condiciones de laboratorio. [27] En 2013, las pruebas de laboratorio lograron velocidades de hasta 10 Gbit/s. En agosto de 2013, se demostraron velocidades de datos de aproximadamente 1,6 Gbit/s sobre un LED de un solo color. [28] Un hito significativo se alcanzó en septiembre de 2013 cuando se afirmó que Li-Fi, o los sistemas VLC en general, no requerían absolutamente condiciones de línea de visión. [29] En octubre de 2013, se informó que los fabricantes chinos estaban trabajando en kits de desarrollo de Li-Fi. [30]
En abril de 2014, la empresa rusa Stins Coman anunció la red local inalámbrica BeamCaster Li-Fi, capaz de transferir datos a velocidades de hasta 1,25 gigabytes por segundo (GB/s). Prevén aumentar la velocidad hasta 5 GB/s en un futuro próximo. [31] Ese mismo año, Sisoft, una empresa mexicana, estableció un nuevo récord al transferir datos a velocidades de hasta 10 GB/s a través de un espectro de luz emitido por lámparas LED. [32]
Las ventajas de operar detectores como los APD en modo Geiger como diodo de avalancha de fotón único (SPAD) se demostraron en mayo de 2014, destacando la mejora en la eficiencia energética y la sensibilidad del receptor. [33] Este modo operativo también facilitó la sensibilidad limitada por lo cuántico , lo que permitió a los receptores detectar señales débiles desde distancias considerables. [34]
En junio de 2018, Li-Fi se sometió con éxito a pruebas en una planta de BMW en Múnich para aplicaciones industriales bajo los auspicios del Instituto Fraunhofer Heinrich-Hertz. [35]
En agosto de 2018, la Academia Kyle en Escocia puso a prueba el uso dentro de sus instalaciones, lo que permitió a los estudiantes recibir datos mediante transiciones rápidas de encendido y apagado de la iluminación de la sala. [36]
En junio de 2019, Oledcomm, una empresa francesa, presentó su tecnología Li-Fi en el Salón Aeronáutico de París de 2019. [37]
Al igual que Wi-Fi, Li-Fi es inalámbrico y utiliza protocolos 802.11 similares , pero también utiliza comunicación por luz ultravioleta , infrarroja y visible . [38]
Una parte del VLC está modelada a partir de los protocolos de comunicación establecidos por el grupo de trabajo IEEE 802. Sin embargo, el estándar IEEE 802.15.7 está desactualizado: no tiene en cuenta los últimos avances tecnológicos en el campo de las comunicaciones inalámbricas ópticas, específicamente con la introducción de métodos de modulación de multiplexación por división de frecuencia ortogonal óptica (O-OFDM) que han sido optimizados para velocidades de datos, acceso múltiple y eficiencia energética. [39] La introducción de O-OFDM significa que se requiere un nuevo impulso para la estandarización de las comunicaciones inalámbricas ópticas. [ cita requerida ]
No obstante, el estándar IEEE 802.15.7 define la capa física (PHY) y la capa de control de acceso al medio (MAC). El estándar es capaz de proporcionar velocidades de datos suficientes para transmitir audio, vídeo y servicios multimedia. Tiene en cuenta la movilidad de la transmisión óptica, su compatibilidad con la iluminación artificial presente en las infraestructuras y las interferencias que pueda generar la iluminación ambiental. La capa MAC permite utilizar el enlace con las demás capas como en el protocolo TCP/IP . [ cita requerida ]
El estándar define tres capas PHY con diferentes velocidades:
Los formatos de modulación reconocidos para PHY I y PHY II son modulación de encendido y apagado (OOK) y modulación de posición de pulso variable (VPPM). La codificación Manchester utilizada para las capas PHY I y PHY II incluye el reloj dentro de los datos transmitidos al representar un 0 lógico con un símbolo OOK "01" y un 1 lógico con un símbolo OOK "10", todos con un componente de CC. El componente de CC evita la extinción de la luz en caso de una serie prolongada de 0 lógicos. [ cita requerida ]
En julio de 2023, el IEEE publicó el estándar 802.11bb para redes basadas en luz, destinado a proporcionar un estándar neutral respecto del proveedor para el mercado Li-Fi.
Muchos expertos prevén un avance hacia el Li-Fi en los hogares, ya que tiene el potencial de ofrecer velocidades más rápidas y ofrece ventajas de seguridad en el funcionamiento de la tecnología. Como la luz envía los datos, la red puede estar contenida en una única habitación física o edificio, lo que reduce la posibilidad de un ataque remoto a la red. Aunque esto tiene más implicaciones en las empresas y otros sectores, el uso doméstico puede verse impulsado por el auge de la automatización del hogar, que requiere la transferencia de grandes volúmenes de datos a través de la red local. [41]
La mayoría de los vehículos submarinos operados a distancia (ROV) se controlan mediante conexiones por cable. La longitud de su cableado impone un límite estricto a su alcance operativo, y otros factores potenciales, como el peso y la fragilidad del cable, pueden resultar restrictivos. Dado que la luz puede viajar a través del agua, las comunicaciones basadas en Li-Fi podrían ofrecer una movilidad mucho mayor. [42] [ fuente no confiable ] La utilidad de Li-Fi está limitada por la distancia a la que la luz puede penetrar el agua. Cantidades significativas de luz no penetran más allá de los 200 metros. Más allá de los 1000 metros, no penetra luz. [43]
La comunicación eficiente de datos es posible en entornos aéreos como un avión comercial de pasajeros que utiliza Li-Fi. El uso de esta transmisión de datos basada en luz no interferirá con el equipo del avión que depende de ondas de radio , como su conectividad Li-Fi por radar . [44]
Cada vez más, los centros médicos utilizan exámenes e incluso procedimientos remotos. Los sistemas Li-Fi podrían ofrecer un mejor sistema para transmitir datos de baja latencia y gran volumen a través de redes. [ cita requerida ] Además de proporcionar una mayor velocidad, las ondas de luz también tienen efectos reducidos en los instrumentos médicos . Un ejemplo de esto sería la posibilidad de utilizar dispositivos inalámbricos en procedimientos sensibles a la radio similares a las resonancias magnéticas . [44] Otra aplicación de LiFi en los hospitales es la localización de activos y personal. [45]
Los vehículos podrían comunicarse entre sí a través de luces delanteras y traseras para aumentar la seguridad vial. Las luces de la calle y las señales de tráfico también podrían proporcionar información sobre la situación actual de la carretera. [46]
Debido a las propiedades específicas de la luz, los rayos ópticos se pueden agrupar especialmente bien en comparación con los dispositivos basados en radio, lo que permite implementar sistemas Li-Fi altamente direccionales. Se han desarrollado dispositivos para uso en exteriores que dificultan el acceso a los datos debido a su bajo ángulo de haz, lo que aumenta la seguridad de la transmisión. Estos se pueden utilizar, por ejemplo, para la comunicación entre edificios o para la interconexión en red de pequeñas células de radio.
En cualquier lugar de las áreas industriales donde se deban transmitir datos, Li-Fi es capaz de reemplazar anillos colectores , contactos deslizantes y cables cortos, como Ethernet industrial . Debido al tiempo real de Li-Fi (que a menudo se requiere para procesos de automatización), también es una alternativa a los estándares LAN inalámbricos industriales comunes . Fraunhofer IPMS, una organización de investigación en Alemania , afirma que han desarrollado un componente que es muy apropiado para aplicaciones industriales con transmisión de datos sensibles al tiempo. [47]
Las farolas de la calle se pueden utilizar para mostrar anuncios de comercios o atracciones cercanas en dispositivos móviles cuando una persona pasa por ellas. Un cliente que entra en una tienda y pasa por las luces delanteras de la misma puede mostrar las ofertas y promociones actuales en su dispositivo móvil. [48]
En el almacenamiento, el posicionamiento y la navegación en interiores son elementos cruciales. El posicionamiento 3D ayuda a los robots a obtener una experiencia visual más detallada y realista. La luz visible de las bombillas LED se utiliza para enviar mensajes a los robots y otros receptores y, por lo tanto, se puede utilizar para calcular el posicionamiento de los objetos. [49]