Hoy en día no nos imaginamos un mundo sin conexión. Buscamos la banda ancha como agua de mayo, ya sea a través de cable (fibra óptica), ondas radio (Wi-Fi, 5G, 6G, WiMax) o satélite. Pero… y ¿si te dijera que hay otra forma de conectarse a Internet diferente a estas opciones? Me estoy refiriendo a Li-Fi, una tecnología que nos permite conectarnos a la Red de redes ¡a través de la luz! Sí, sí, has leído bien. Resulta interesante, ¿verdad? En este artículo te contamos en qué consiste, su historia y cuáles son sus ventajas e inconvenientes.
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Breve historia de la tecnología Li-Fi
Li-Fi es un sistema de transmisión de datos mediante luz visible o VLC (Visible Light Communication). Fue el profesor y presidente de Comunicaciones Móviles de la Universidad de Edimburgo, Harald Hass, el que acuñó el término por primera vez en julio de 2011: Li-Fi, acrónimo de Light Fidelity.
El académico -considerado como el fundador de esta tecnología- planteaba la posibilidad de establecer una comunicación mediante bombillas LED (diodo emisor de luz, del inglés Light-Emitting Diode) y dispositivos fotoreceptores alcanzando velocidades de unos 10 Mbps. En su charla TED, donde mencionó este concepto, explicaba que la fidelidad de la luz se puede aplicar a los sistemas de control de tráfico que usan los faros de un automóvil o las plantas de fabricación de productos químicos donde la radiofrecuencia es demasiado peligrosa y podría provocar chispas en la antena.
Además de su charla, Hass cofundó la empresa pureLi-Fi, anteriormente pureVLC, un fabricante de equipos creada para comercializar productos Li-Fi para la integración con los sistemas de iluminación led existentes.
En septiembre de 2013, la compañía lanzó la primera tecnología Li-Fi disponible comercialmente en el mundo. El Li-1st marcó la introducción de este innovador avance de comunicación inalámbrica y se convirtió en la primera tecnología Li-Fi del mundo disponible en el mercado. Li-Flame, que se lanzó en febrero de 2015, afirmó ser el primer producto Li-Fi que permitía las comunicaciones inalámbricas móviles. Un año después, pureLi-Fi y Lucibel, una empresa de iluminación francesa, lanzaron la primera solución Li-Fi industrializada del mundo, que se implementó en múltiples ubicaciones, incluida la sede central de Microsoft en París.
En octubre de 2017, se lanzó el sistema Li-Fi-XC. Este dispositivo es un sistema plug-n-play certificado que funciona con dispositivos USB y es lo suficientemente pequeño como para integrarlo en su próxima computadora portátil, tableta o dispositivo inteligente. Y solo en junio, pureLi-Fi ofreció kits de inicio de Li-Fi a investigadores académicos y también abrió un programa de canal para que los revendedores de TI agreguen Li-Fi a su cartera de productos.
Un hito importante en el desarrollo de esta tecnología fue la aprobación por parte del IEEE (Instituto de Ingenieros Eléctricos y Electrónicos) del 802.11bb como el primer estándar global de comunicaciones basadas en la luz. Este hecho, que se produjo a mediados de 2023, resulta decisivo para el progreso de esta tendencia ya que proporciona un marco reconocido a nivel mundial para su despliegue.
En 2023 el IEEE aprobó el 802.11bb, el primer estándar global de comunicaciones basadas en la luz
En concreto, esta certificación define las especificaciones del nivel físico y las arquitecturas del sistema para la comunicación inalámbrica utilizando ondas de luz, sienta las bases para la adopción generalizada de la tecnología Li-Fi y abre el camino a la interoperabilidad de los sistemas Li-Fi con el estándar Wi-Fi.
En qué consiste y para qué sirve
Li-Fi consiste en una tecnología de red óptica inalámbrica que utiliza LED como medio para la transmisión de datos. O, dicho de otra manera, es un Wi-Fi basado en luz que permite usar este medio en lugar de ondas de radio para transmitir información. Este sistema bidireccional sólo necesita una lámpara con un chip para propagar la señal de Internet a través de las ondas luminosas.
Gracias a ella podremos conectarnos a Internet con la luz de lámparas, farolas o televisores LED. Es mucho más rápida y segura que la Wi-Fi y no necesita un router para funcionar, simplemente orientar nuestro dispositivo hacia una bombilla para navegar por la Red de redes.
Cómo funciona el Li-Fi
Esta tecnología altera la frecuencia de la luz visible entre los 400 y los 800 THz. Para ello emplea bombillas LED que parpadean -emiten pulsos de luz que contienen datos- a tal velocidad que resultan indetectables para el ojo humano. A la luminaria se le coloca un codificador. La señal de Internet llega a dicho codificador y la bombilla se enciende o apaga para transmitir los datos. El fotorreceptor se coloca en una zona a la que llegue la luz, recopila la información, interpreta dichos datos y permite la conexión. O explicado de otra manera: su funcionamiento se hace modulando la luz emitida por la fuente de luz (el transmisor) y es recibida por un fotodiodo (el receptor). Las señales recibidas del transmisor se traducen en formas de datos utilizables que son fácilmente consumidas por el usuario final. Las conexiones proporcionadas por Li-Fi suelen estar confinadas dentro del espacio donde se proporcionan debido a la naturaleza de la luz visible.
Como concepto podría asemejarse a decodificar el código Morse, pero a un ritmo mucho más rápido: millones de veces por segundo. Las velocidades de transmisión de Li-Fi pueden superar los 100 Gbps, 14 veces más rápido que el WiGig (de 60 GHz), también conocido como Wi-Fi más rápido del mundo.
Esta tecnología también se ha probado con rayos infrarrojos, lo que permitió conseguir una velocidad de 42,8 Gbps de descarga, y en laboratorios se han conseguido 224 Gbps.
Porqué es importante la tecnología Li-Fi
El consumo de datos inalámbricos aumenta un 60% cada año. Esto significa que el espacio de radiofrecuencia se está saturando lentamente, lo que puede conllevar a un fenómeno llamado “crisis del espectro”, explican desde Li-Fi Group. Dicha crisis hace referencia a la posible falta de suficiente espectro de frecuencia necesario para admitir un número creciente de dispositivos, junto con varios usos gubernamentales y del sector privado de frecuencias de radio dentro de un amplio espectro asignado para diferentes tipos de comunicaciones inalámbricas. Esto plantea desafíos con las redes wireless porque afectaría negativamente la velocidad de uso de Internet.
Ventajas del Li-Fi
Esta innovadora tecnología puede presumir de grandes ventajas para comunicar datos. Veamos las más importantes.
Más rápida
Aunque cuando se planteó esta tecnología se hablaba de 10 Mbps, lo cierto es que según comenzó a probarse en el laboratorio su consiguió transmitir a 224 Gbps y fuera de ellos -en un entorno real- a 1 Gbps. Evidentemente, mucho más de lo que se esperaba desde un punto de vista teórico. El uso de la luz permite que las conexiones Li-Fi se produzcan casi instantáneamente porque la luz viaja a velocidades extremadamente rápidas. Esto da como resultado una transmisión de datos más rápida y conexiones a Internet más rápidas, aproximadamente 100 veces más que las velocidades alcanzables por Wi-Fi, multiplicando no sólo la velocidad y el ancho de banda de esta última, sino también de 3G y 4G.
Li-Fi cuenta con una frecuencia de banda de 200.000 GHz frente a los 5 GHz máximos de Wi-Fi lo que la hace hasta 100 veces más rápida, transmitiendo mucha más información por segundo
Es más, como hemos comentado antes, Joanne Oh, de la Universidad de Eindhoven, colocó una serie de antenas que transmitían rayos infrarrojos en un laboratorio, lo que le permitió alcanzar los 42,8 Gbps a una distancia de 2,5 metros. Las ondas tenían una longitud de 1.500 nanómetros, por lo que eran imperceptibles para el ojo humano. Además, se podrían colocar varias antenas con diferentes longitudes de onda y ángulos para evitar posibles interferencias.
Pero sin llegar a casos puntuales, las investigaciones que están llevando a cabo diferentes centros de investigación tecnológica como el Instituto Fraunhofer alemán o el Instituto de Física Técnica de Shanghái ya trabajan de manera estabilizada y en entornos reales con tasas de transferencia de 1 Gbps (un gigabit por segundo) y los estudios indican que se podría alcanzar una velocidad de 10 Gbps, es decir, multiplicar por mil la actual velocidad de Wi-Fi.
Más ancho de banda
El espectro luminoso es 10.000 veces mayor que el radioeléctrico, lo que agiganta su capacidad para conducir y transmitir datos por segundo. Esta característica permite a esta tecnología proporcionar un ancho de banda garantizado incluso en horas pico. Supera los desafíos de la sobrecarga de la red.
Li-Fi supera en 10.000 veces la saturación del espectro de radiofrecuencia actual
Privacidad y seguridad
La naturaleza de la luz visible es que no puede penetrar paredes opacas. Esto significa que mientras las habitaciones estén cubiertas por paredes opacas, la luz queda confinada dentro del espacio en el que se ilumina, limitando así la conexión con el espacio en el que se ilumina. Esto evita el acceso no autorizado a la conexión Li-Fi, lo que agrega otra capa de seguridad a la red. Es decir, el atacante ha de tener acceso a la luz, tiene que estar iluminado por la misma luz que aquellos a los que quiera vulnerar, eso hace a este sistema una tecnología mucho más segura que una red Wi-Fi.
En definitiva, al ser una comunicación punto a punto y como la luz no puede atravesar tabiques, no es atacable.
Las paredes bloquean la luz, por lo que se proporcionará una transferencia de datos más segura
Baja latencia
Li-Fi permite desarrollar soluciones orientadas a sectores y aplicaciones donde se necesite transferir gran cantidad de información en poco tiempo ya que la latencia que ofrece es muy baja. De hecho, su tiempo de respuesta es de 740 µs frente a los 2.423 µs de la WIFI
Sostenible
Otra de las ventajas de Li-Fi tiene que ver con la sostenibilidad. Actualmente, estos dispositivos están conectados a la energía 24/7. Además, en un futuro cercano, se ha estimado que podremos transmitir datos a través de la energía solar. Eso significa que las personas sin acceso a Internet o con recursos de electricidad limitados ahora podrán conectarse a la web de forma inalámbrica.
Barata
Precisamente, dado que Li-Fi emplea la tecnología VLC, que a su vez hace uso de bombillas LED de alta eficiencia, los usuarios pueden disfrutar de costes más bajos en términos de consumo de energía. Además, solo requieren luces LED que funcionen, que ya están disponibles en la mayoría de los hogares y otros establecimientos a precios accesibles, lo que permite ahorros adicionales en términos de costes de instalación.
El funcionamiento de la tecnología Li-Fi supondrá un ahorro de costes, al poder prescindir en hogares y, sobre todo, centros de trabajo de dispositivos electrónicos como routers, módems, repetidores de señal, amplificadores de onda o antenas. Estos aparatos, que actualmente están conectados a la red energética durante 24 horas al día, 7 días a la semana, dejarían de consumir electricidad y su función sería reemplazada por una bombilla LED, que en la mayoría de casos, ya está encendida durante las horas de trabajo, lo que no supondría un costo extra.
Más accesible
Además de más económica es más accesible ya que cualquier luminaria puede convertirse con facilidad en un punto de conexión a Internet, ya que solo se requiere acoplar un emisor Li-Fi.
Posicionamiento
Li-Fi tiene como ventaja también el permitir el posicionamiento indoor y geolocalización en interiores.
Sin interferencias
La tecnología Li-Fi tiene nula interferencia de radiofrecuencia con otros dispositivos. ¿Cómo es posible esto? Pues porque estos sistemas pueden usar todo el espectro de luz visible. Es decir, que puede emitir en muchísimas longitudes de onda, lo que evita que diferentes luces se superpongan entre ellas. En tanto en cuanto el receptor esté preparado para detectar cierta longitud de onda en particular, no habrá problemas con otras luces. Esto puede ser útil para ofrecer conexión de red en áreas susceptibles a la interferencia electromagnética como hospitales y cabinas de aviones, por citar algunos ejemplos. Dicho de otra manera, no se acopla con otros sistemas ni compromete las transmisiones de aviones, barcos, etc.
Por el contrario, redes Wi-Fi o móviles de tercera o cuarta generación tienen una capacidad limitada y se saturan cuando se dispara el número de usuarios que navegan a la vez y, al colapsar, disminuye la velocidad e, incluso, llega a interrumpirse la conexión.
Desventajas de Li-Fi
Aunque Li-Fi tiene muchas ventajas, también tiene inconvenientes. Uno de ellos es la cobertura, al no poder atravesar paredes, el alcance de la señal está limitado por barreras físicas.
Evidentemente para tener conexión se necesita luz. Para que el sistema funcione, el fotorreceptor que capta las veces que se enciende y se apaga la bombilla tiene que tener acceso directo a la luz. Basta con tapar el fotorreceptor con cualquier objeto para dejarlo a oscuras y, por tanto, cortar la conexión. Si este fotorreceptor está conectado a un portátil y no tiene obstáculos en su “camino hacia la luz”, no habrá problema, pero si se encuentra, por ejemplo, en un móvil y metemos el teléfono en una mochila, bolso o bolsillo, literalmente nos quedamos sin conexión.
Con Li-Fi, la fuente de luz deberá estar constantemente encendida para proporcionar acceso a la red
Asimismo, para cubrir de conexión un espacio -una oficina, una casa…- se necesita instalar un gran número de bombillas. La luz no puede atravesar paredes por lo que hay que poner varias bombillas con sus respectivos codificadores por todas las estancias y mantenerlas encendidas. Para solventar este aspecto, los expertos están considerando la atenuación de la luz hasta el punto de que no moleste o usar infrarrojos.
Debido a que las conexiones Li-Fi dependen de la luz para transmitir datos, se vuelven muy susceptibles a las interferencias externas. Los fotodiodos son capaces de captar la luz de fuentes de luz que compiten entre sí, como la luz solar y otras formas de iluminación. Esto podría crear ruido dentro del receptor y causar interrupciones en la red. En la mayoría de los sistemas Li-Fi, se ha instalado un filtro óptico en los dispositivos de fotodiodos para filtrar el ruido de modo que el receptor solo pueda captar las señales provenientes del transmisor.
No obstante, su mayor inconveniente viene en forma de infraestructura (o falta de ella). Dado que la tecnología Li-Fi es un concepto relativamente nuevo y actualmente se encuentra en su etapa introductoria, la infraestructura necesaria para implementar la tecnología a una escala lo suficientemente grande aún es prácticamente inexistente. Esto significa que todavía se necesita mucho tiempo antes de que el público en general pueda disfrutar de la tecnología Li-Fi.
Li-Fi vs Wi-Fi, ¿cuál es mejor?
Aunque Li-Fi y Wi-Fi son tecnologías de comunicación inalámbrica, tienen muchas diferencias. La primera transmite datos utilizando fuentes de luz (actualmente focos LED), y la segunda usando ondas de radio con la ayuda de un enrutador. Pero, ¿cuál es la mejor? Pues cada una tiene sus pros y sus contras:
Mientras que Li-Fi permite trabajar con un ancho de banda más alto y está libre de interferencias electromagnéticas funcionando mejor en entornos de alta densidad, Wi-Fi usa determinadas bandas haciendo que las conexiones se junten en un ancho de banda reducido y provocando interrupciones o cortes.
Sin embargo, Li-Fi no puede atravesar paredes, pero sí el agua del mar. Lo contrario de Wi-Fi que traspasa muros, pero no agua.
En cuanto a la cobertura, Wi-Fi alcanza unos 32 metros, distancia que varía según la potencia de transmisión y el tipo de antena. Li-Fi se queda en unos 10 metros.
Si hablamos de velocidades, Wi-Fi oscila entre 11 y 300 Mbit/s, Li-Fi ha llegado a superar los 200 Gbit/s. Aunque esta cifra se ha logrado, como hemos explicado antes en alguna prueba, lo cierto es que la más aceptada es 10 Gbit/s.
CUESTIÓN DE ESPECTRO
El espectro radioeléctrico
Wi-Fi opera dentro del espectro radioeléctrico. El espectro radioeléctrico forma parte del espectro electromagnético que tiene frecuencias desde los 3 Hz hasta los 3.000 GHz. Las ondas emitidas dentro de este rango de frecuencias, llamadas ondas de radio, son muy utilizadas especialmente en las telecomunicaciones, lo que la hace propensa a las interferencias que se producen en varias frecuencias. Es por ello que la generación y transmisión de ondas radioeléctricas está estrictamente regulada por las leyes nacionales en coordinación con la Unión Internacional de Telecomunicaciones (UIT).
El espectro de luz visible
A diferencia del uso de ondas de radio, Li-Fi hace uso de la luz visible. Esto permite a Li-Fi tener acceso a un mayor rango de frecuencias disponibles, ya que el espectro de luz visible es 10.000 veces mayor que todo el espectro de radio. El espectro de luz visible cubre frecuencias de 430.000 a 770.000 GHz y colores desde el ultravioleta cercano hasta el infrarrojo cercano.
Visto todo esto podemos decir que Li-Fi no será el reemplazo de la tecnología Wi-Fi en el corto plazo, pero sí un complemento de la misma sobre todo en aquellos entornos de alta densidad, que requieran más velocidad y nulas interferencias en las conexiones. No en vano, la mayor parte de la infraestructura existente se ha construido para dar cabida a la tecnología de RF, por lo que sería muy costoso y tedioso reemplazarla para dar paso a una tecnología más nueva.
¿En qué estado se encuentra el desarrollo del Li-Fi ahora mismo?
Li-Fi sigue siendo una tecnología en pruebas. Aunque cada vez tenemos conocimiento de más proyectos para hacer que este sistema llegue al consumidor final, lo cierto es que, al cierre de estas líneas, su empleo se circunscribe a determinados casos de uso, principalmente empresas y mercados profesionales como hospitales, aeropuertos y aerolíneas, explotaciones submarinas…
Desde que se formuló su existencia se han ido haciendo diferentes ensayos en los que cada vez se conseguía aumentar la velocidad y las prestaciones de esta tecnología. Incluso estudiando su aplicación con dispositivos IoT y sus comunicaciones por luz, como el proyecto ENLIGHT’EM, iniciativa que Instituto Imdea Networks puso en marcha en 2019.
De hecho, podemos decir que en la actualidad se está probando con luminarias led en oficinas de todo el mundo y la industria aeronáutica ya trabaja en soluciones para integrarla en los aviones comerciales. Dicho lo cual, lo más seguro es que en poco tiempo podríamos ver un uso real en nuestras casas.
El futuro del Li-Fi como tecnología
Los expertos auguran un prometedor futuro al Li-Fi, más allá de las aplicaciones industriales en las que se está probando en el presente. De cara al futuro, se prevé su llegada a las viviendas, gracias al impulso de las smart cities -con proyectos de alumbrado, por ejemplo- y el desarrollo de los hogares y edificios inteligentes. En este contexto, se cree que la futura automatización de viviendas y edificios dependerá de Li-Fi para ser rápidos y seguros.
Es más, según el Global Market for Li-Fi Technology Analysis and Forecast 2018-2028, se prevé que el auge de los dispositivos móviles y la demanda creciente de sistemas con mayor ancho de banda impulsen su desarrollo en la próxima década. Este informe estima que el mercado global alcanzará un valor de casi 36.000 millones de dólares en 2028, y que durante los próximos 10 años la tasa de crecimiento anual compuesto ascenderá hasta el 71,2%. La región Asia-Pacífico liderará el crecimiento mundial hasta 2028, ocupando así el lugar de Europa, que se mantuvo a la cabeza en 2017.
De acuerdo con otras fuentes, como Mordor Intelligence, que hace un estudio sobre el progreso de esta tecnología de 2024 hasta 2029, el crecimiento será del 63%, siendo Norteamérica el mercado más grande, pero Asia-Pacífico la zona que experimentará un incremento más rápido. Para este 2024, el tamaño del mercado Li-Fi se estima en 1.720 millones de dólares y se espera que alcance los 19.790 millones de dólares en 2029.
También Business Research Insights destaca que se espera que esta industria alcance los 4.515,39 millones de dólares en 2031, con una tasa compuesta anual del 22,55% durante el período de pronóstico.
Aunque las cifras no coinciden porque en algunas investigaciones se tienen en cuenta diferentes componentes de esta tecnología, lo que si está claro es que el potencial de Li-Fi es muy grande. Veremos en los próximos años cómo evoluciona.
