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Tecnología Li-Fi
IntroducidoMarzo de 2011 ; Hace 10 años ( 2011-03 )
IndustriaComunicación digital
Tipo de conectorComunicación de luz visible
Alcance fisicoespectro de luz visible , ultravioleta y de infrarrojos de radiación
No confundir con Wi-Fi .

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 de TEDGlobal en 2011 en Edimburgo . [1]

En términos técnicos, Li-Fi es un sistema de comunicación de luz que es capaz de transmitir datos a altas velocidades sobre los espectros de luz visible , ultravioleta e infrarrojos . En su estado actual, solo se pueden utilizar lámparas LED para la transmisión de luz visible. [2]

En términos de su uso final , la tecnología es similar a Wi-Fi ; la diferencia técnica clave es que Wi-Fi usa radiofrecuencia para inducir un voltaje en una antena para transmitir datos, mientras que Li-Fi usa la modulación de la intensidad de la luz para dato transmitido. En teoría, Li-Fi puede transmitir a velocidades de hasta 100 Gbit / s. La capacidad de Li-Fi para funcionar de forma segura en áreas que de otro modo serían susceptibles a interferencias electromagnéticas (por ejemplo , cabinas de aviones , hospitales, militares) es una ventaja. [3] La tecnología está siendo desarrollada por varias organizaciones en todo el mundo.

Detalles de la tecnología [ editar ]

módulos de li-fi

Li-Fi es un derivado de la tecnología de comunicaciones inalámbricas ópticas (OWC), que utiliza la luz de los diodos emisores de luz (LED) como medio para ofrecer comunicaciones de red, móviles y de alta velocidad de manera similar a Wi-Fi . [4] Se proyectó que el mercado de Li-Fi tendría una tasa de crecimiento anual compuesta del 82% de 2013 a 2018 y que tendría un valor de más de $ 6 mil millones por año para 2018. [5] Sin embargo, el mercado no se ha desarrollado como tal y Li -Fi permanece con un nicho de mercado, principalmente para evaluación de tecnología.

Las comunicaciones de luz visible (VLC) funcionan apagando y encendiendo la corriente a los LED a una velocidad muy alta, [6] demasiado rápida para ser notada por el ojo humano, por lo que no presenta ningún parpadeo. Aunque los LED de Li-Fi tendrían que mantenerse encendidos para transmitir datos, podrían atenuarse por debajo de la visibilidad humana sin dejar de emitir suficiente luz para transportar datos. [7]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 se ajusta idealmente a un propósito de comunicación móvil. Las tecnologías que permiten la itinerancia entre varias celdas Li-Fi, también conocidas como traspaso, pueden permitir una transición perfecta entre Li-Fi. Las ondas de luz no pueden penetrar las paredes, lo que se traduce en un alcance mucho más corto y un potencial de piratería menor en relación con el Wi-Fi. [8] [9] La línea de visión directa no es necesaria para que Li-Fi transmita una señal; la luz reflejada en las paredes puede alcanzar 70 Mbit / s . [10] [11]

Li-Fi tiene la ventaja de ser útil en áreas sensibles a las ondas electromagnéticas, como cabinas de aviones, hospitales y plantas de energía nuclear, sin causar interferencias electromagnéticas . [8] [12] [9] Tanto Wi-Fi como Li-Fi transmiten datos a través del espectro electromagnético , pero mientras que Wi-Fi utiliza ondas de radio, Li-Fi utiliza luz visible, ultravioleta e infrarroja. Si bien la Comisión Federal de Comunicaciones de EE. UU. Advirtió sobre una posible crisis de espectro porque el Wi-Fi está cerca de su capacidad total, Li-Fi casi no tiene limitaciones de capacidad. [13] El espectro de luz visible es 10.000 veces mayor que todo el espectro de radiofrecuencia . [14]Los investigadores han alcanzado velocidades de datos de más de 224 Gbit / s, [15] que fue mucho más rápido que la banda ancha rápida típica en 2013. [16] [17] Se espera que el Li-Fi sea diez veces más barato que el Wi-Fi. [7] Las desventajas potenciales son el corto alcance, la baja confiabilidad y los altos costos de instalación. [5] [6]

PureLiFi demostró el primer sistema Li-Fi disponible comercialmente, el Li-1st, en el Mobile World Congress 2014 en Barcelona. [18]

Bg-Fi es un sistema Li-Fi que consta de una aplicación para un dispositivo móvil y un producto de consumo simple, como un dispositivo IoT ( Internet of Things ), con sensor de color, microcontrolador y software integrado. La luz de la pantalla del dispositivo móvil se comunica con el sensor de color del producto de consumo, que convierte la luz en información digital. Los diodos emisores de luz permiten que el producto de consumo se comunique sincrónicamente con el dispositivo móvil. [19] [20]

Historia [ editar ]

El profesor Harald Haas acuñó el término "Li-Fi" en su TED Global Talk de 2011, donde presentó la idea de "datos inalámbricos de todas las luces". [21] Es profesor de comunicaciones móviles en la Universidad de Edimburgo y cofundador de pureLiFi junto con el Dr. Mostafa Afgani. [22]

El término general " comunicación de 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 del Instituto de Comunicaciones Digitales de Edimburgo se financió entre enero de 2010 y enero de 2012. [23] Haas promovió esta tecnología en su charla TED Global de 2011 y ayudó a iniciar una empresa para comercializarla. [24] PureLiFi, anteriormente pureVLC, es una empresa fabricante de equipos originales (OEM) creada para comercializar productos Li-Fi para su integración con sistemas de iluminación LED existentes . [25] [26]

En octubre de 2011, una organización de investigación Fraunhofer IPMS y empresas 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. . [27]

Varias empresas ofrecen productos VLC unidireccionales, que no es lo mismo que Li-Fi, un término definido por el comité de estandarización IEEE 802.15.7r1. [28]

La tecnología VLC se exhibió en 2012 utilizando Li-Fi. [29] En agosto de 2013, se demostraron velocidades de datos superiores a 1,6 Gbit / s en un LED de un solo color. [30] En septiembre de 2013, un comunicado de prensa decía que los sistemas Li-Fi, o VLC en general, no requieren condiciones de visibilidad directa. [31] En octubre de 2013, se informó que los fabricantes chinos estaban trabajando en kits de desarrollo de Li-Fi. [32]

En abril de 2014, la empresa rusa Stins Coman anunció el desarrollo de una red local inalámbrica Li-Fi llamada BeamCaster. Su módulo actual transfiere datos a 1,25 gigabytes por segundo (GB / s), pero prevén un aumento de velocidades de hasta 5 GB / s en un futuro próximo. [33] En 2014, Sisoft (una empresa mexicana) estableció un nuevo récord que pudo transferir datos a velocidades de hasta 10 GB / s en un espectro de luz emitido por lámparas LED. [34]

Los receptores ópticos CMOS integrados recientes para sistemas Li-Fi se implementan con fotodiodos de avalancha (APD) que son dispositivos altamente sensibles. [35] En julio de 2015, IEEE operó el APD en modo Geiger como un diodo de avalancha de fotón único (SPAD) para aumentar la eficiencia del uso de energía y hacer que el receptor sea aún más sensible. [36] Esta operación también podría realizarse como sensibilidad limitada cuántica que hace que los receptores sean capaces de detectar señales débiles desde una gran distancia. [35]

En junio de 2018, Li-Fi pasó una prueba en una planta de BMW en Múnich para operar en un entorno industrial. [37] El director de proyectos de BMW, Gerhard Kleinpeter, espera que se miniaturicen los transceptores Li-Fi para que Li-Fi se utilice de forma eficiente en las plantas de producción. [38]

En agosto de 2018, Kyle Academy , una escuela secundaria en Escocia , puso a prueba el uso de Li-Fi dentro de la escuela. Los estudiantes pueden recibir datos a través de una conexión entre sus computadoras portátiles y un dispositivo USB que puede traducir la rápida corriente de encendido y apagado de los LED del techo en datos. [39]

En junio de 2019, la empresa francesa Oledcomm probó su tecnología Li-Fi en el Salón Aeronáutico de París de 2019 . Oledcomm espera colaborar con Air France en el futuro para probar Li-Fi en un avión en vuelo. [40]

Estándares [ editar ]

Al igual que Wi-Fi, Li-Fi es inalámbrico y protocolos 802.11 similares , pero utiliza comunicación de luz ultravioleta , infrarroja y visible (en lugar de ondas de radiofrecuencia), que tiene un ancho de banda mucho mayor .

Una parte de VLC se basa en los protocolos de comunicación establecidos por el grupo de trabajo IEEE 802. Sin embargo, el estándar IEEE 802.15 .7 está desactualizado: no considera los últimos desarrollos 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 se han optimizado para velocidades de datos, acceso múltiple y eficiencia energética. [41] La introducción de O-OFDM significa que se requiere una nueva unidad para la estandarización de las comunicaciones inalámbricas ópticas.

No obstante, el estándar IEEE 802.15.7 define la capa física (PHY) y la capa de control de acceso a medios (MAC). El estándar puede entregar suficientes velocidades de datos para transmitir servicios de audio, video y multimedia. Tiene en cuenta la movilidad de la transmisión óptica, su compatibilidad con la iluminación artificial presente en las infraestructuras y las interferencias que puede generar la iluminación ambiental. La capa MAC permite utilizar el enlace con las otras capas como con el protocolo TCP / IP . [ cita requerida ]

El estándar define tres capas PHY con diferentes tasas:

  • El PHY 1 se estableció para aplicaciones en exteriores y funciona desde 11,67 kbit / sa 267,6 kbit / s.
  • La capa PHY 2 permite alcanzar velocidades de datos desde 1,25 Mbit / sa 96 Mbit / s.
  • El PHY 3 se utiliza para muchas fuentes de emisiones con un método de modulación particular llamado cambio de color (CSK). PHY III puede ofrecer velocidades de 12 Mbit / sa 96 Mbit / s. [42]

Los formatos de modulación reconocidos para PHY I y PHY II son codificación on-off (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 representando un 0 lógico con un símbolo OOK "01" y un 1 lógico con un símbolo OOK "10", todos con un componente DC. El componente de CC evita la extinción de la luz en caso de una ejecución prolongada de ceros lógicos. [ cita requerida ]

El primer prototipo de teléfono inteligente VLC se presentó en el Consumer Electronics Show en Las Vegas del 7 al 10 de enero de 2014. El teléfono utiliza Wysips CONNECT de SunPartner, una técnica que convierte las ondas de luz en energía utilizable, lo que hace que el teléfono sea capaz de recibir y decodificar señales sin aprovechando su batería. [43] [44] Se puede agregar una capa fina y transparente de cristal a pantallas pequeñas como relojes y teléfonos inteligentes que los hacen funcionar con energía solar. Los teléfonos inteligentes pueden ganar un 15% más de duración de la batería durante un día normal. Los primeros teléfonos inteligentes que utilizan esta tecnología deberían llegar en 2015. Esta pantalla también puede recibir señales VLC, así como la cámara del teléfono inteligente. [45]El costo de estas pantallas por teléfono inteligente es de entre $ 2 y $ 3, mucho más barato que la mayoría de las nuevas tecnologías. [46]

La empresa de iluminación Signify (anteriormente Philips Lighting ) ha desarrollado un sistema VLC para compradores en las tiendas. Tienen que descargar una aplicación en su teléfono inteligente y luego su teléfono inteligente funciona con los LED en la tienda. Los LED pueden señalar dónde se encuentran en la tienda y darles los cupones e información correspondientes según el pasillo en el que se encuentran y lo que están mirando. [47]

Aplicaciones [ editar ]

Con la radiación de onda corta utilizada por Li-Fi, las comunicaciones no pueden atravesar paredes y puertas. Esto lo hace más seguro y facilita el control del acceso a una red. [48] Siempre que los materiales transparentes como las ventanas estén cubiertos, el acceso a un canal de Li-Fi está limitado a los dispositivos dentro de la habitación. [49]

Automatización de viviendas y edificios [ editar ]

Se prevé que la automatización futura de viviendas y edificios dependerá en gran medida de la tecnología Li-Fi para ser segura y rápida. Como la luz no puede penetrar a través de las paredes, la señal no puede ser pirateada desde un lugar que no sea visible a través de la ventana. [ cita requerida ]

Aplicación submarina [ editar ]

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 rango operativo, y otros factores potenciales como el peso y la fragilidad del cable pueden ser restrictivos. Dado que la luz puede viajar a través del agua, las comunicaciones basadas en Li-Fi podrían ofrecer una movilidad mucho mayor. [50] [ 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. Pasados ​​los 1000 metros, no penetra la luz. [51]

Aviación [ editar ]

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 la luz no interferirá con el equipo de la aeronave que depende de ondas de radio , como su radar . [52]

Hospital [ editar ]

Muchos tratamientos ahora involucran a múltiples personas, los sistemas Li-Fi podrían ser un mejor sistema para transmitir la comunicación sobre la información de los pacientes. [53] Además de proporcionar una mayor velocidad, las ondas de luz también tienen poco efecto sobre los instrumentos médicos . La comunicación inalámbrica se puede realizar durante el uso de dichos instrumentos médicos sin tener que preocuparse por las interferencias de radio que obstaculizan la eficiencia de la tarea. [52]

Vehículos [ editar ]

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 las carreteras. [54]

Automatización industrial [ editar ]

En cualquier lugar de las áreas industriales que se deban transmitir datos, Li-Fi es capaz de reemplazar anillos colectores , contactos deslizantes y cables cortos, como Industrial Ethernet . Debido al tiempo real de Li-Fi (que a menudo se requiere para procesos de automatización), también es una alternativa a los estándares comunes de LAN inalámbrica industrial. 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. [55]

Publicidad [ editar ]

Las farolas se pueden utilizar para mostrar anuncios de negocios o atracciones cercanas en dispositivos móviles a medida que pasa una persona. Un cliente que ingresa a una tienda y pasa por las luces delanteras de la tienda puede mostrar las ventas y promociones actuales en el dispositivo celular del cliente. [56]

Educación [ editar ]

Los estudiantes y profesores pueden formar parte de una comunidad educativa más activa en un aula habilitada para Li-Fi. Los estudiantes con dispositivos como teléfonos inteligentes o computadoras portátiles pueden comunicarse con el maestro, o entre ellos, para crear un entorno de aprendizaje más eficiente. Los maestros pueden colaborar con los estudiantes para ayudarlos a comprender mejor el material de la clase. [56]

Ver también [ editar ]

  • Bluetooth
  • Comunicación óptica en espacio libre
  • Sistema de posicionamiento interior (IPS)
  • Comunicación por infrarrojos
  • IrDA
  • Comunicación de campo cercano (NFC)
  • Sistema de posicionamiento wifi
  • Modulador de luz espacial (SLM)
  • Súper Wi-Fi
  • Wi-Fi directo
  • Wifi

Referencias [ editar ]

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Enlaces externos [ editar ]

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  • Tutorial de LiFi  : cubre la arquitectura LiFi, la pila de protocolos LiFi, la CAPA FÍSICA LiFi, MAC LiFi, bandas LiFi, tipos de modulación LiFi (OOK, VPPM, CSK), etc. www.rfwireless-world.com
  • Tecnología de red futura de LiFi y WiFi "Lifi" Sabe a cuánta velocidad sameotech.com
  • Introducción a la tecnología Li-Fi. electronicslovers.com