El problema: falta de espectro

Sin saberlo, el aire que nos rodea está lleno de grandes bloques de datos. Las antenas de telefonía móvil, las torres de radio, los controles remotos, las radios de los taxis, los faros del aeropuerto y muchos más emiten datos a diario. A través de todos estos datos, nos hemos vuelto tan interconectados que no podemos imaginar la vida sin ellos. Pero a medida que aumenta la demanda de grandes datos, todo podría detenerse algún día. Esto se conoce como la falta de espectro.

Se ha hablado de una inminente falta de espectro desde principios de la década de 2000. La razón principal de esto es la abrumadora demanda de frecuencias de radio sobre las cuales se pueden transmitir datos. Sin embargo, el espectro de radio es un recurso finito. Como tal, solo puede permitir unas pocas emisiones antes de que se agoten las frecuencias disponibles. Y a medida que la demanda se hace más pesada, el día en que llega también llega más pronto.

Para resolver este problema, se necesitan nuevas tecnologías que proporcionen alivio del espectro. Aquí es donde entra LiFi.

¿Qué es LiFi?

LiFi es una tecnología de redes ópticas inalámbricas. Específicamente, es una forma de sistema de comunicaciones de luz visible (VLC) que utiliza diodos emisores de luz (LED) para la transmisión de datos.

LiFi tiene una distinción especial de otros sistemas VLC. Similar a WiFi, LiFi es la única forma de VLC que permite la transmisión bidireccional de luz. Sin embargo, en lugar del espectro de radio, utiliza el espectro de luz visible a través de bombillas LED equipadas con un chip especial.

¿Qué tiene de bueno el LiFi?

En muchos aspectos, el LiFi se considera superior al WiFi. Las pruebas de transmisión de datos han alcanzado velocidades de hasta 224 Gbps, aproximadamente 100 veces más rápido que el WiFi. Aunque estas pruebas solo se realizaron en laboratorio, velocidades incluso con un pequeño porcentaje de esa cifra en el mundo real todavía indican una ventaja significativa sobre el WiFi.

El espectro de luz visible también es más amplio en comparación con RF – aproximadamente 10.000 veces más grande que todo el espectro de frecuencia de radio. Esto es crucial especialmente con las demandas de datos de hoy en día. Proporciona muchas frecuencias disponibles a las cuales se pueden descargar tareas, liberando espacio muy necesario para el 5G.

Cómo funciona el LiFi

El LiFi utiliza la luz visible como medio para la transmisión de datos. Como tipo de sistema VLC, requiere dos componentes: un fotodiodo y una fuente de luz. El fotodiodo actúa como transceptor que recibe las señales de luz y las transmite de vuelta. La fuente de luz transmite datos utilizando la luz emitida como medio. En este caso, los diodos emisores de luz (LED) sirven como fuente de luz. Están equipados con un chip que sirve como unidad de procesamiento de señales.

Las bombillas LED son semiconductores. Esto significa que la corriente suministrada a la bombilla se puede modular, lo que a su vez modula la luz que emiten. Este proceso ocurre a velocidades extremadamente altas que son imperceptibles para el ojo humano. Los datos se introducen en la bombilla y se envían a velocidades extremadamente altas al fotodiodo. Convierte los datos recibidos en un flujo de datos binarios perceptibles por humanos, como aplicaciones de video y audio.

Cómo se transmite datos sobre la luz

Para enviar datos sobre la luz, los sistemas LiFi requieren una fuente de luz fuerte y robusta como las bombillas LED. Los LED son diferentes de las bombillas halógenas o de filamento ya que no necesitan calentarse. Como se mencionó anteriormente, son semiconductores. Se encienden rápidamente y emiten luz de acuerdo con la corriente que pasa por ellos.

Dentro de la luz, la intensidad de los colores rojo, verde y azul (RGB) se modula finamente para incrustar datos en la luz LED. (De nuevo, este proceso es indetectable a simple vista). Esta fina modulación de RGB se puede describir mejor como una forma de código. Una vez que se recibe la luz por un fotodiodo, se desmodula la luz. La información recibida se retransmite a un servidor en la nube o se transcribe por el receptor mismo. El contenido se muestra luego según el código obtenido.

LiFi vs WiFi

En 2016, se realizaron anuncios sobre una extensión del WiFi estándar llamada WiFi HaLow. El proyecto afirma que duplicará el rango de conectividad del WiFi y utilizará menos energía. Debido al anuncio, muchos esperan sus aplicaciones para una mayor conectividad móvil y el Internet de las cosas (IoT).

Sin embargo, con las impresionantes velocidades de LiFi, está listo para tener un impacto aún mayor que WiFi. Aquí hay varias ventajas que LiFi puede ofrecer sobre WiFi.

Ventajas

Velocidad: Quizás el mayor punto de venta de la tecnología LiFi es que puede transmitir datos a velocidades mucho mayores que WiFi. Durante las pruebas de laboratorio, los investigadores lograron alcanzar velocidades de transferencia bidireccionales de 224 gigabits por segundo. Por supuesto, sería difícil alcanzar esas velocidades en un entorno real. Pero alcanzar incluso el 1% de eso significa velocidades de 2.24 gigabits por segundo, una mejora significativa sobre WiFi, que ofrece velocidades de transferencia de alrededor de 20 megabits por segundo.

Versatilidad: Con los actuales conceptos operativos de LiFi, sus aplicaciones experimentales se centran en el uso de bombillas y lámparas LED. Por lo tanto, se integra fácilmente en áreas que ya utilizan sistemas de iluminación LED. Internet es accesible dondequiera que haya luz y se puede utilizar en una variedad de aplicaciones que requieren una conexión a Internet.

Costo: Debido a que las lámparas LED son económicas de producir, los analistas predicen que la implementación de LiFi sería más fácil y diez veces más barata que WiFi. Además, son más eficientes en energía que cualquier otra tecnología de iluminación. Ya que los sistemas de LiFi operan para proporcionar iluminación y conectividad a Internet, se ahorra en costos de energía.

Disponibilidad: A medida que el mundo busca utilizar tecnología verde, las bombillas de luz LED se están convirtiendo en un elemento básico en todas partes: en hogares, oficinas, empresas e incluso en el transporte. Esto significa que pronto la conectividad de Internet de alta velocidad será tan ubicua como las bombillas de luz.

Seguridad: La tecnología de comunicación RF siempre ha sido vulnerable a la escucha, el secuestro de señales o incluso ataques de fuerza bruta. Sin embargo, la luz visible no puede penetrar superficies opacas. Las señales emitidas por LiFi, así como los datos transmitidos a través de ella, permanecen confinados dentro del espacio.

Desventajas

Limitaciones: LiFi ofrece un alcance limitado. Si bien esto puede resultar útil para la seguridad, también crea desventajas. Las barreras físicas limitan su alcance operativo. Para aumentar su alcance, las lámparas o bombillas deben colocarse estratégicamente en varias habitaciones. En contraste, un solo enrutador WiFi tiene un alcance más amplio y prolongado, lo que los convierte en una selección ideal para redes públicas.

Interferencia: Las señales de LiFi son susceptibles a interferencias de luz, incluida la luz solar. Los receptores pueden tener dificultades para procesar señales cuando hay otras fuentes de luz presentes. Además, debido a que las lámparas LED deben permanecer encendidas para funcionar, pueden contribuir aún más a la contaminación lumínica, especialmente si se configuran con niveles de brillo más altos para compensar posibles interferencias.

Infraestructura: Teóricamente hablando, la implementación de sistemas LiFi es económica porque solo se utilizan lámparas LED. En la realidad, la instalación de sistemas LiFi puede ser costosa debido a la falta de infraestructura. Además, debido a su alcance limitado, se deben instalar varios enrutadores LiFi para una mayor conectividad , lo que significa incurrir en costos adicionales de compra e instalación. En contraste, una pequeña casa solo requerirá un solo enrutador WiFi.