Como funciona a LiFi

A Internet, tal como existe atualmente, tornou-se tão omnipresente como a canalização interior. Tornou-se tão omnipresente que ficamos fascinados com lugares sem ligação à Internet ou mesmo sem sinal WiFi. Além disso, o que costumava ser rotulado como uma forma de luxo tornou-se agora uma necessidade para viver normalmente no mundo moderno.

A Internet está de tal forma enraizada na sociedade moderna que, se toda a Internet deixar de funcionar, as consequências podem ser catastróficas, uma vez que a maior parte dos governos do mundo depende da Internet para assegurar as suas funções básicas. Isto sem contar com o facto de as empresas modernas dependerem fortemente da Internet, não só como meio de adquirir e fazer negócios, mas também para realizar muitas tarefas quotidianas que são cruciais para a empresa.

Dada a gravidade e a importância da Internet, a procura da sua utilização continua a aumentar, o que contribui fortemente para o congestionamento das redes. Isto exige novas tecnologias para responder a esta procura crescente e obter melhores resultados. Ao explorar a possibilidade de alternativas, uma dessas alternativas para substituir a tecnologia WiFi prevalecente é a LiFi.

 

Definição de LiFi

O termo LiFi, que é a abreviatura de Light Fidelity, foi cunhado por um dos pioneiros da tecnologia, o Professor Harald Haas, durante um TEDx TALK no ano de 2011. Recebeu o nome do seu antecessor, e da tecnologia atualmente em vigor, WiFi, que significa Wireless Fidelity (fidelidade sem fios).

LiFi é uma das mais recentes tecnologias de comunicação que visa melhorar a tecnologia atual, utilizando a comunicação por luz visível em oposição às ondas de rádio utilizadas pelo WiFi. A sua introdução tem, na verdade, um duplo objetivo, uma vez que visa fornecer iluminação geral às famílias e facilitar a transferência de dados.

A introdução do LiFi apresenta um novo paradigma para a tecnologia ótica sem fios, uma vez que visa proporcionar conetividade num ambiente localizado, prescindindo da utilização de cabos de fibra ótica como meio de transferência de luz. Em vez disso, utiliza como meio de transporte a iluminação LED suspensa que se encontra habitualmente nos lares. Atualmente, a tecnologia é capaz de atingir uma taxa máxima de transferência de dados de 224 gigabits por segundo – o equivalente a descarregar 18 filmes HD por segundo.

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Como funciona o LiFi?

A LiFi utiliza a luz visível através da iluminação superior para a transmissão de dados. Isto é possível através da utilização de um sistema de comunicações de luz visível (VLC) para a transmissão de dados. Um sistema VLC tem dois componentes de qualificação:

  1. Pelo menos um dispositivo que contenha um fotodíodo para receber sinais luminosos; e
  2. Uma fonte de luz equipada com uma unidade de processamento de sinais para a transmissão de sinais.

A fonte de luz da VLC pode ter a forma de uma lâmpada fluorescente ou de um díodo emissor de luz (LED). No entanto, as lâmpadas LED são a fonte de luz VLC mais adequada, uma vez que um sistema LiFi robusto requer taxas de emissão de luz extremamente elevadas. As lâmpadas fluorescentes emitem luz numa banda muito mais larga de comprimentos de onda, o que as torna uma fonte de luz relativamente menos eficiente do que o LED. O LED, por outro lado, é uma fonte de luz que emite luz numa banda muito estreita de comprimentos de onda, o que o torna uma fonte de luz mais eficiente.

O LED é também um semicondutor, o que significa que pode amplificar a intensidade da luz e comutar rapidamente. Esta é uma qualidade importante a procurar numa fonte de luz VLC porque a LiFi depende do fluxo constante de fotões emitidos como luz visível para a transferência de dados. Quando a corrente aplicada à fonte de luz é variada lentamente, a fonte de luz escurece para cima e para baixo, o que a torna inadequada como fonte de luz, não para o sistema LiFi, mas como dispositivo de iluminação doméstica. Para conseguir um equilíbrio entre a fonte de luz VLC e a iluminação doméstica, esta corrente, bem como a saída ótica, é modulada a velocidades extremamente elevadas, tornando-a detetável pelo dispositivo fotodíodo e convertida novamente em corrente eléctrica, mas impercetível ao olho humano. Uma vez recebidos e desmodulados, estes sinais podem agora ser convertidos num fluxo contínuo de dados binários que contêm vídeos, imagens, áudio, texto ou aplicações que são facilmente consumíveis em qualquer dispositivo com acesso à Internet.

Uma vez que a tecnologia LiFi está ainda numa fase relativamente incipiente, há ainda muito espaço para uma inovação crescente. Uma inovação proposta à tecnologia existente inclui a criação de um sistema de comunicação bidirecional semelhante à banda larga convencional e ao WiFi. Isto pode ser feito trocando a luz visível e a luz infravermelha de um fotodetector, permitindo que os dispositivos móveis ligados enviem dados para a fonte de luz para uma ligação ascendente. Outra inovação proposta é a reengenharia dos LEDs RGB multicoloridos para enviar e receber dados numa gama mais ampla de sinais do que os LEDs brancos revestidos a fósforo de uma só cor.

 

É realmente necessário substituir o WiFi?

Tendo em conta as vastas aplicações da Internet na tecnologia moderna (e quase todas as funções básicas do governo e do quotidiano deixam de existir sem ela), talvez seja realmente necessário introduzir melhorias na tecnologia WiFi existente. Isto deve-se às várias limitações na utilização das radiofrequências como meio de transferência de dados. Estas limitações incluem a sua cobertura limitada, preocupações com a segurança da conetividade, restrições de utilização devido a interferências de frequência e congestionamento das redes.

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A LiFi está a eliminar o WiFi?

O LiFi é visto como uma alternativa adequada para atenuar, ou mesmo eliminar, todas as limitações do WiFi para as redes de dados. Muitos chegaram ao ponto de declarar a LiFi como o futuro da conetividade com a Internet. Mas será que é mesmo? Defende a necessidade de eliminar totalmente o WiFi?

Para veres os méritos do LiFi e responderes se deve ou não substituir o WiFi, é imperativo que alguns aspectos destas duas tecnologias sejam comparados para veres como se comparam entre si.

Velocidades de transmissão de dados

Roland Haas, num ambiente controlado, revelaram que a LiFi produz velocidades superiores a 100 Gbps. Alguns testes revelaram mesmo que pode fornecer dados até 224 Gbps. Estas velocidades são claramente muito superiores às produzidas pelo WiFi, que atualmente se situa num máximo de 100 Mbps. Isto deve-se ao facto de o espetro de luz visível ser 1000 vezes maior do que o espetro de RF, que é apenas de cerca de 300 GHz.

Eficiência energética

No WiFi, a transmissão de dados requer a existência de dois rádios para a transmissão de ondas de rádio. Estes rádios comunicam continuamente entre si através de transmissores RF instalados no rádio e de um chip de banda base, que consome muita energia apenas para distinguir os sinais de dados do ruído de vários outros dispositivos que utilizam a mesma frequência de rádio. Em contrapartida, a LiFi utiliza luzes LED suspensas como meio de transmissão de dados. Uma vez que apenas necessita de uma fonte de luz e de um fotodíodo para descodificar os sinais de luz, todo o processo de transmissão e comunicação de dados requer menos energia global. Além disso, as luzes LED são utilizadas em vez de outras formas de lâmpadas, tornando-as uma fonte de luz mais eficiente.

Cobertura

Uma vez que o WiFi utiliza ondas de rádio como meio para a transferência de dados, apresenta um maior alcance de cobertura, pois os sinais WiFi podem atingir distâncias até 32 metros (embora as ligações sejam frequentemente lentas a essas distâncias). Isto porque as ondas de rádio são capazes de atravessar paredes. Esta é talvez a maior limitação do LiFi, uma vez que a luz visível não consegue atravessar paredes, limitando a área de cobertura às divisões onde o transmissor LED está instalado.

Segurança

A cobertura limitada do LiFi também pode ser vista como um fator positivo, uma vez que aumenta a segurança da rede. Mais uma vez, como os sinais LiFi não podem atravessar paredes, a interferência de forças externas é limitada. Isto também o torna ideal para utilização em áreas sensíveis onde a pirataria remota e a pirataria informática são predominantes. Como tal, é adequado para utilização em áreas envolvidas em investigação e desenvolvimento, finanças, defesa e até mesmo transporte em massa.

Densidade de dados

Uma das maiores limitações do WiFi é a sua vulnerabilidade em áreas com muito congestionamento. A transferência de dados em zonas com um elevado volume de utilizadores tende a ser mais lenta do que em zonas com um menor volume de utilizadores. Por outro lado, o LiFi não está sujeito às mesmas limitações e, de facto, funciona bem em ambientes muito densos. Especialmente em áreas onde existem muitas lâmpadas, o LiFi pode ainda produzir velocidades elevadas, uma vez que cada fonte de luz VLC pode fornecer a mesma velocidade, mesmo com vários utilizadores.

 

Conclusão

Os benefícios que podes obter com a LiFi são imensos. Isto não invalida o facto de o WiFi ter certamente ajudado a melhorar exponencialmente a qualidade de vida, uma vez que ajudou a abrir caminho a uma comunicação mais rápida e a melhorar até as funções sociais mais básicas. No entanto, sucumbiu a muitos factores diferentes que também afectaram o seu desempenho. Estes factores incluem o congestionamento, as limitações de utilização devido à interferência com outras funções e a saturação da largura de banda, o que expõe claramente as deficiências desta tecnologia existente.
A introdução da tecnologia LiFi é certamente bem-vinda. É claro que, com as limitações da infraestrutura básica, a substituição total do WiFi pelo LiFi é quase impossível. No entanto, o que apresenta é uma opção viável que pode ser usada como alternativa, especialmente em áreas sensíveis à tecnologia predominante.

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