La Fidelidad de la luz

Datos a velocidad inimaginable.

En la actualidad, la facilidad con la que se puede acceder a Internet se ha incrementado considerablemente. Esto ha posibilitado el tráfico de millones de documentos, canciones, películas y haciendo posible la transmisión de datos a tasas elevadas por medio de llamadas de Voz IP (VoIP), videoconferencias, servicios de streaming e ilimitadas posibilidades. Todo este tráfico representa un uso muy demandante de las actuales redes de comunicaciones. La estructura de estas se vuelve insuficiente con el paso del tiempo para cubrir las necesidades de un mundo tan conectado, y es por ello que se evolucionó de transmisión de datos por cables de cobre, a la transmisión por fibra óptica y WiFi, el cual podría alcanzar una velocidad de hasta 7 Gbps según el estándar IEE 802.11ad del año 2013. Pero para el año 2016, las condiciones han cambiado y nuevamente se tiene que dar un paso adelante para evolucionar en la acelerada carrera de la conexión a Internet de banda ancha.

LiFi (light fidelity, Fidelidad de la luz), es la nueva modalidad de conexión inalámbrica que será explotada alrededor del mundo en los siguientes años. Desarrollada en los laboratorios de la Universidad de Edimburgo (Escocia) por el equipo del profesor Harald Haas y presentada en 2011, se trata de la transmisión de datos utilizando el espectro electromagnético de la luz. Pero, ¿cómo?

El profesor Harald Haas comenta que se puede trasmitir un flujo de datos en serie desde un haz de luz hacia un aparato receptor. Dicho flujo fue probado en sus laboratorios y alcanzó la velocidad de 10,000 a 20,000 bits por segundo (bps), la cual no representa un gran avance en velocidad, puesto que no es suficiente para ninguna actividad que se pueda desarrollar en la red, pero sí ha sido suficiente para demostrar que se puede transmitir información a través del espectro de luz visible. Posteriormente, el siguiente paso del equipo era poder transmitir un flujo mucho mayor pero con el mismo principio, así que desarrolló una manera de multiplexación propia basada en las características de un canal OFDM, a la cual llamaron SIM OFDM, lo que finalmente permitió la transmisión masiva en paralelo de muchos más flujos de información y con una modulación espacial al final del canal OFDM, para poder suprimir la señal portadora y sumar los flujos radiados en la recepción.

Basados en este principio, el equipo creativo de LiFi, hizo la implementación colocando un chip emisor de datos en una lámpara con diodos emisores de luz (LED) de intensidad modulable, convirtiendo la lámpara en un router luminoso cuyo sistema de transmisión utiliza los flujos de SIM OFDM, los cuales son recibidos por un sensor fotosensible en un aparato capaz de conectarse a la red, ya sean celulares, computadoras portátiles o tablets. Este receptor reinterpreta la señal analógica que recibe de los cambios de frecuencia de onda de la señal luminosa y los transduce para recuperar la señal eléctrica y obtener el flujo binario que representa el conjunto de datos de señal de Internet, o información multimedia como videos, fotografías, señales de streaming como videollamadas o cualquier tipo de información.

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Harald Haas, investigador de la Universidad de Edimburgo.

Los problemas que resuelve esta alternativa son tan contundentes, que su posible expansión no es para nada una idea descabellada. Las ondas de radio por las cuales actualmente se realiza la transmisión de datos WiFi (2.4 GHz), pertenecen al espectro electromagnético, así como las ondas de luz visible, pero con una frecuencia de onda mucho menor que la de la luz. Estas ondas de radio están actualmente saturadas entre el servicio de telefonía móvil, televisión digital, radiotransmisiones y WiFi, lo cual ha limitado la capacidad de crecimiento de las transmisiones teniendo que reutilizar algunas frecuencias, eliminando el uso de otras y reacomodando el uso de las bandas como sucedió hace algunos años para la implementación de 4G, mientras que las frecuencias en el espectro de la luz visible permanecen disponibles.

Tomando el espectro de la luz visible y comparándolo con el espectro de radiofrecuencia, se nota una increíble capacidad 10,000 veces mayor en el espectro de la luz visible, haciendo posible el uso de bandas nuevas y despejando potencialmente las que actualmente se encuentran saturadas.

Otro problema actual, es que el sistema de células con el que funciona la telefonía móvil utiliza una serie de antenas colocadas estratégicamente para mantener la cobertura. La parte de datos de las redes de telecomunicaciones se encarga de proporcionar el acceso a Internet mediante las pasarelas MGW (para VoIP), SGW (para señalización) y demás usos, por lo que es indispensable que estas estén controladas por algunas estaciones base dentro del sistema, sumando una gran cantidad de energía consumida entre el funcionamiento y mantenimiento, donde la mayor parte se gasta en el enfriamiento de cada elemento de la red.

Una infraestructura tan robusta que genera un gasto de recursos mundial muy elevado, podría verse beneficiada al utilizar solamente focos LED liberando un poco el trabajo de las estaciones base colocando esta tecnología en las farolas de la calle, en los focos de las casas, en las lámparas de las oficinas, incluso en el metro, en los buses, en los aviones o cualquier lugar donde exista desde ahora iluminación artificial.

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Por otra parte, se tienen los ya sabidos problemas de seguridad, desde un sencillo robo de la señal para un acceso no consentido, hasta el hackeo de las redes y obtención ilícita de datos confidenciales. La solución que LiFi ofrece, se da con la simple característica de que las ondas de luz no pueden atravesar los muros, por lo que una habitación iluminada transmitiendo datos contiene la información solamente entre sus paredes.

Entre otras ventajas, elimina la necesidad de cables, no provoca interferencias con otras señales, alcanza velocidades de hasta 224 Gbps, (como lo indican las pruebas realizadas en laboratorio), que comparada con los 7 Gbps al que llegaría como máximo la tecnología WiFi, representa una velocidad 32 veces mayor, y en conjunto se da un cambio importante en cuanto a seguridad, consumo energético, velocidad de transmisión y disponibilidad del servicio.

Actualmente ya se comercializan los primeros dongles LiFi-X, que permiten la transmisión de datos entre dispositivos como lo hacen las pequeñas terminales USB para conexión a Internet de aparatos sin antena WiFi como los primeros Blu Ray’s o las consolas Xbox 360.

Presentado en Barcelona España en febrero de 2016, el LiFi-X es el más novedoso punto de conexión que utiliza y explota LiFi. Se puede operar con un dispositivo USB 2.0 ofreciendo velocidades de 40 Mbps de descarga y 40 Mbps de subida por el momento. Este dispositivo espera ser implementado en oficinas, escuelas y casas inteligentes, con miras a la compatibilidad con las redes 5G (en desarrollo) y al Internet de las cosas (IoT). Creado por la compañía pureLiFi, la cual ha sido fundada por el mismo Harald Haas en 2012 para comercializar su idea, la fidelidad de la luz, LiFi.

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Aunque todavía queda mucho por desarrollar, el cambio de WiFi por una tecnología que viene de la mano con las nuevas redes 5G que representan una mayor velocidad, es inminente. Y como todo en la cuarta revolución industrial, este es solo otro paso para la evolución a la siguiente etapa de esta era de la información.

 Escrito por: Mario Alberto Aguilar Olea.


Para mayor visitar Latest LiFi Research News de la Universidad de Edimburgo:

http://www.lifi.eng.ed.ac.uk/

Empresa de Harald Haas, pureLiFi:

http://purelifi.com/lifi-products/

 Figura 1: Obtenida de la página Security Info Watch, http://www.securityinfowatch.com/article/12103850/light-enabled-wi-fi-may-be-the-future-of-secure-communications-technology

Figura 2: Obtenida de Komando.com

http://www.komando.com/happening-now/348607/say-goodbye-to-your-wi-fi-new-li-fi-will-be-100-times-faster/all

 Figura 3: Obtenida de pureLiFi.com  http://purelifi.com/lifi-products/lifi-x/