Li-Fi

alt=|miniaturadaimagem|Logo do Li-Fi Li-Fi, do inglês Light Fidelity (Luz, Fidelidade, tradução individual de cada palavra), refere-se a um futuro sistema de comunicação com luz visívelNational Instruments and the University of Edinburgh colaboram em um massivo MIMO de redes de comunicação com luz visível para avançar o 5G , Cambridge Wireless, 20 November 2013 que empregam lâmpadas de LED para transmitir comunicações em alta velocidade, de forma similar como acontece no Wi-Fi. Li-Fi é uma tecnologia que pode servir de base à internet das coisas, onde tudo o que é eletrônico permanece conectado à internet, sendo que as lâmpadas de LED serão os pontos de acesso.Tech firm sees the light with £3m funding, The Scotsman, Peter Ranscombe, 24 de Dezembro de 2013

História Alexander Graham Bell, apesar de ser mundialmente conhecido pela invenção do telefone, foi também quem demonstrou o primeiro sistema VLC (visible light communication) através de sua outra invenção, o Photophone. Em 3 de junho de 1880 foi transmitida a primeira mensagem telefônica sem fio através do aparelho, que permitia a transmissão de som através de um feixe de luz.

Apesar do Photophone ter sido uma invenção extremamente importante, esta tecnologia foi substituída por outras, como as ondas de rádio e a fibra óptica. O conceito de visible light communication só veio a ser explorado novamente em 2010, em uma pesquisa realizada na Universidade de Edimburgo e liderada pelo professor de Comunicações Móveis, Harald Haas. Em 2011, Haas tornou público o conceito de Li-Fi (Light Fidelity) enquanto apresentava o seu primeiro TED Talks, em que foi introduzida a ideia de “wireless data from every light bulb”, na tradução literal, “dados sem fio de cada lâmpada”. Neste mesmo evento, Haas também demonstrou a tecnologia já em funcionamento, transmitindo um vídeo através de uma lâmpada LED equipada com a tecnologia Li-Fi.

Em janeiro de 2012, foi fundada a primeira empresa com foco em Li-Fi, a pureVLC, que inclusive possuía como cofundador o próprio Harald Haas, pioneiro da tecnologia. Em setembro de 2013 foi lançado o primeiro produto da pureVLC, o Li-1st, a primeira tecnologia Li-Fi disponível no mercado, que fornecia uma conexão de mão dupla com a internet com uma velocidade de até 11.5 Mbps.

Já em janeiro de 2014, a pureVLC passou por uma reformulação de marca se tornando a pureLiFi e em dezembro deste mesmo ano completou o desenvolvimento de seu novo produto, o Li-Flame. O Li-Flame foi anunciado no Mobile World Congress em março de 2015 e representou um grande passo à onipresença de soluções de redes sem fio de alta velocidade utilizando Li-Fi, permitindo também que dispositivos móveis se conectassem.

Em novembro de 2015, Harald Haas veio a público novamente em outro TED Talks, demonstrando o uso da tecnologia através de painéis solares. E em fevereiro de 2016, novamente durante o Mobile World Congress, foi revelada a nova invenção da empresa, o Li-Fi-X, o primeiro dongle de Li-Fi do mundo que era significantemente menor do que os sistemas anteriores e provia uma velocidade de até 42 Mbps.

Em parceria com a pureLiFi, em setembro de 2016, a Lucibel lançou a primeira luminária com um sistema Li-Fi integrado, que tinha como público alvo profissionais que precisam de mobilidade no acesso à internet mas que não possuem Wi-Fi disponível ou uma conexão muito ruim com ele.

O Li-Fi-XC, uma espécie de continuação do Li-Fi-X, foi anunciado em outubro de 2017 e se destacou pelo seu tamanho reduzido, prover uma conexão de até 43 Mbps e por ser um sistema plug and play, podendo ser conectado à notebooks, tablets e smartphones.

Outra grande conquista da empresa foi apresentada em fevereiro de 2018, um notebook com a tecnologia Li-Fi integrada e uma capa de celular que também oferece o mesmo tipo de conexão.  Em novembro do mesmo ano, foi lançada a segunda geração da luminária com Li-Fi integrado, que é também a última invenção anunciada pela empresa até agora.

Detalhes da tecnologia Os diodos emissores de luz (LED’s) podem ser ligados e desligados mais rápido do que o olho humano pode detectar já que a velocidade de operação dos LED's é menor do que 1 μs, gerando, consequentemente, a aparência de continuidade da fonte de luz. Esse processo de ligamento e desligamento invisível ao olho humano permite a transmissão de dados usando códigos binários, onde o LED ligado corresponde ao binário ‘1’, e o desligado ao binário ‘0’. Assim, é possível codificar os dados por meio da variação da frequência da luz. Após esse processo, um dispositivo sensível à luz (fotossensor) recebe o sinal e o converte de volta para o formato original do dado. alt=|miniaturadaimagem|Sistema de Comunicação por Luz Visível padrão.Esse método de utilizar pulsos rápidos de luz para transmitir informação é tecnicamente referenciado como Comunicação por Luz Visível (CLV), onde o mesmo utiliza luz visível entre 400 e 800 terahertz. Dados que excedem 100 Mbps podem ser alcançados através de LED's de alta velocidade com multiplexação adequada. Paralelamente, a transmissão de dados usando conjuntos de LED's, onde cada LED transmite um único fluxo de dados, também pode ser usado para incrementar a frequência de dados pelo CLV.

Padronização Assim como no Wi-Fi, o Li-Fi também é wireless, não possui fios, e usa os protocolos da IEEE 802.11, porém utiliza ultravioleta, infravermelho e certa frequência da luz visível para comunicação (varia de 400 a 800 Tera Hertz), que é muito maior que uma largura de banda.

A luz visível que utilizam, também conhecida como Comunicação por Luz Visível (CLV), ou visible light communication (VLC), é modelada através dos protocolos estabelecidos pela IEEE 802. Entretanto, o padrão IEEE 802.15.7 pode ser considerada como expirada: ela não conta com as últimas tecnologias desenvolvidas no campo de comunicação sem fio por luz, mais especificamente com a introdução de métodos de modulação ótica OFDM que foram otimizados para taxas de dados, acesso múltiplo e eficiência de energia. A introdução da OFDM significa que uma nova padronização para tecnologias ópticas e sem fio deveriam ser criadas.

Entretanto, o padrão IEEE 802.15.7 define Camada Física/Physical Layer(PHY) e Controle de acesso ao meio/Medium Access Control(MAC). O padrão é capaz de entregar quantidades de dados suficientes para transmitir áudio, vídeo e serviços de multimídia. Ele leva em consideração a mobilidade da transmissão óptica, sua compatibilidade com a iluminação artificial presente nas infraestruturas e as interferências que podem ser geradas pela iluminação ambiente. A camada MAC permite usar a conexão com outras camadas assim como no protocolo TCP/IP.

Os padrões definem 3 camadas PHY com diferentes taxas:

A camada PHY 1 foi estabelecido para trabalhos ao ar livre e trabalha de 11.67 kbits/s a 267.6 kbit/s. A camada PHY 2 permite a chegada taxas de dados de 1.25 Mbit/s a 96 Mbit/s. A camada PHY 3 é usada para muitas fontes de emissões com um método modular particular chamado color shift keying (CSK). PHY 3 pode entregar taxas de 12 Mbits/s a 96 Mbits/s.

Os formatos modulares reconhecidos pelas PHY 1 e PHY 2 são on-off keying(OOK) e variável modulação por posição de pulso/variable pulse position modulation(VPPM). O código Manchester usado nas camadas PHY 1 e PHY 2 incluem o clock no dado transmitido representando o lógico 0 com um símbolo OOK “01” e o lógico 1 com um símbolo OOK “10”, tudo com um componente DC. O componente DC evita a extinção da luz caso tenho uma sequência muito extensa de lógicos 0.

Aplicações

Aviação

Nas aeronaves, a iluminação habilitada para Li-fi permitirá alta conectividade de taxa de dados para todos e cada passageiro. Assim, ele obtém conectividade o tempo todo sem a interferência eletromagnética (EMI) com equipamentos de rádio sensíveis na cabine de comando. A redução no cabeamento também reduz o peso da aeronave.

Publicidade

Ao usar a iluminação da loja com o Li-fi, é possível fornecer aos compradores compras on-line e experiência nas ruas, além de oferecer ofertas, cupons e exibir vídeos publicitários.

Aplicação subaquática

Enquanto ondas de rádio são absorvidas pela água, a luz consegue percorrer uma distância maior na água. Portanto, usando o Li-Fi, é possível transmitir dados entre os mergulhadores do mar e também utilizá-lo em operações militares.

Tráfego

Nos sinais de trânsito, é possível usar o Li-Fi que se comunicará com as luzes LED dos carros, o que pode ajudar a gerenciar o tráfego de uma maneira melhor e reduzir o número de acidentes nas ruas. Além disso, as luzes LED dos carros podem alertar os motoristas quando outros veículos estiverem muito próximos.

Aplicações médicas

As salas de cirurgia não permitem Wi-Fi devido a preocupações com radiação que podem trazer perigo e afetar a saúde do paciente. Para superar isso e tornar essas salas mais tecnológicas, o Li-Fi pode ser usado para acessar a Internet e controlar os equipamentos médicos. Isso pode ser benéfico também para cirurgias robóticas e outros procedimentos automatizados.

Substituição por outra tecnologia

O Li-Fi pode ser facilmente utilizado em locais onde o Bluetooth, Wi-Fi, entre outras tecnologias são proibidos.

Automação industrial

Em qualquer lugar nas áreas industriais, os dados precisam ser transmitidos, o Li-Fi é capaz de substituir anéis coletores, contatos deslizantes e cabos curtos, como as Redes Ethernet. Devido ao tempo real do Li-Fi (que geralmente é necessário para processos de automação), ele também é uma alternativa aos padrões industriais comuns da rede de área local sem fio (WLAN).  

Educação

Alunos e professores podem fazer parte de uma comunidade educacional mais ativa em uma sala de aula habilitada para Li-Fi. Os alunos com dispositivos como smartphones ou laptops podem se comunicar com o professor ou entre si, para criar um ambiente de aprendizado mais eficiente. Os professores podem colaborar com os alunos para ajudar a entender melhor o material da aula.

Museus

A iluminação habilitada para Li-Fi pode ajudar os visitantes dos museus e galerias a obter mais informações sobre o objeto que está sendo visto a partir da luz que ilumina a exibição usando telefone celular ou câmera.

Vantagens e desvantagens

Vantagens

Segurança: As ondas de rádio podem ser interceptadas por pessoas fora da sua rede, pois as mesmas podem atravessar paredes comprometendo a segurança dos seus dados. Já a luz é interrompida por objetos opacos, tornando o LiFi significativamente mais seguro do que outras tecnologias sem fio. Assim, o vazamento da conexão do usuário que possibilita outras pessoas a terem acesso à sua rede se torna impossível. Algumas salas podem até ser designadas como áreas de alta segurança com suas próprias redes LiFi, isolando-as de outras áreas do edifício onde os dispositivos IoT (Internet das Coisas) vulneráveis ​​podem estar conectados. Assim, já que a luz não pode viajar através das paredes, torna-se mais seguro e mais fácil controlar quem pode se conectar à rede. Capacidade: A luz possui 10000 vezes mais largura de barramento do que as ondas de rádio além de já existirem fontes de luz instaladas não havendo custo no processo de instalação junto à uma capacidade muito melhor.