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Light-Fidelity (LiFi): la comunicazione wireless con la luce

 

Li-Fi Light Fidelity. Diagramma relativo alla tecnologia della comunicazione a luce visibile (VLC Visible Light Communication)

Nel panorama attuale uno spazio domestico o un qualunque spazio interno pienamente funzionale ed efficiente, si avvale di sistemi per l’automazione degli impianti e apparecchi domestici; tramite telefoni cellulari, smartphone, tablet pc e pc touch screen controlliamo il funzionamento dei nostri spazi

Se oggi noi volessimo pensare che l’illuminazione stessa degli spazi interni possa divenire il tramite delle comunicazioni wireless, che dalla luce partano le informazioni che azionino apparecchi intelligenti, consentano di fare shopping online, di accedere a internet o a un media streaming…, dovremmo seguire l’innovativo lavoro di ricerca del professore Harald Haas, che dà alla luce un ruolo totalmente nuovo.

Negli anni ‘90 l’entrata in scena dei cellulari ha segnato anche l’inizio della comunicazione mobile a fini commerciali. Oggi, dopo 20 anni, le connessioni senza fili sono diventate parte fondamentale della vita quotidiana, e rappresentano un’indiscutibile comodità al pari del gas, della luce e così via. In questo clima di successo senza precedenti, stiamo anche cominciando a prendere atto di una imminente carenza di radiofrequenze: è già stato previsto infatti che la quantità di dati inviati attraverso connessioni wireless crescerà di 10 volte nei prossimi 5 anni.

La luce come veicolo per la trasmissione dati

Per più di otto anni, il gruppo di ricerca del prof Harald Haas  ha esaminato una diversa parte dello spettro elettromagnetico, lo spettro della luce visibile, per un suo uso come una potenziale sorgente wireless di trasmissione dati. La luce visibile ha molti vantaggi di nodale importanza, comparati alle radiofrequenze e agli infrarossi. Innanzitutto, lo spettro della luce visibile è vasto, 10.000 volte più ampio dello spettro delle radiofrequenze; il suo utilizzo è gratuito, poiché non è soggetto a regolamenti governativi; è più sicuro dello
spettro delle radiofrequenze, i cui segnali possono essere intercettati dal di fuori e paragonato agli infrarossi, non ha limiti di potenza per via dei rischi alla salute degli occhi.

Il prof Harald Haas (cortesia dell’Autore)

Per la ricerca sono stati utilizzati normali LED in commercio, appartenenti all’ultima generazione degli apparecchi di illuminazione ad efficienza energetica. Quando viene applicata una corrente costante ad un bulbo a LED, un fascio costante di fotoni viene emesso dal bulbo ed è percepito dai nostri occhi come un fascio di luce visibile. Se si varia la corrente su e giù lentamente, l’intensità della luce che fuoriesce, diminuisce o aumenta.

Poiché i LED sono semiconduttori, si può variare la corrente, e quindi la luce in uscita, a velocità estremamente alte, che seppure impercettibili all’occhio umano, possono essere registrate e lette da un foto-detector.

Sulla base di questo principio, noto anche come modulazione dell’intensità, le informazioni ad alta velocità possono essere trasmesse da un bulbo ai LED. La comunicazione a radiofrequenze richiede circuiti per le radio, antenne e complessi sistemi di ricezione, mentre un VLC ( Visible Light Communication) è molto più semplice, e utilizza direttamente metodi di modulazione simili a quelli usati negli apparecchi di comunicazione ad infrarossi a basso costo, come le unità di controllo remoto.

La comunicazione ad infrarossi deve però essere limitata in potenza, per salvaguardare la salute della vista, mentre i bulbi a LED hanno alte intensità e possono raggiungere una gamma di dati molto ampia. Inoltre, quando si paragona la densità massima di dati al m² con il migliore dei sistemi wireless, si nota come la densità dei dati sia da 100 a1000 volte più alta, poichè la luce non si propaga attraverso i muri. Ciò significa che la tecnologia VLC potrebbe fornire Gigabit di servizi wireless all’interno degli edifici, giusto utilizzando standard LED.

Il recente successo della “luce allo stato solido”, dovuto soprattutto ai grandi avanzamenti nella tecnologia dei LED, sembra oggi far divenire possibile e reale l’utilizzo dei LED per le comunicazioni wireless ad alta velocità. Il team di Harald Haas ha sviluppato tecniche di modulazione digitale che rendono i LED capaci di alte trasmissioni wireless di dati, persino più veloci di quelle WiFi (Wireless Fidelity).

Harald Haas ha tenuto nel 2011 un discorso alla conferenza mondiale del TED (Tecnology Entertainment Design) in cui ha coniato il termine LiFi, che è ora usato per denominare a livello mondiale la tecnologia della comunicazione a luce visibile ( VLC Visible Light Communication ).

Il “Time” del 28 Nov 2011 annovera questo lavoro di ricerca tra le migliori invenzioni del 2011 e altri media nel mondo hanno citato questo lavoro. Harald Haas e i suoi colleghi stanno attualmente commercializzando la tecnologia LiFi attraverso la compagnia PureVLC Ltd, nella speranza che questa tecnologia possa crescere e divenire una potente tecnologia wireless, complementare a quella tradizionale a radio frequenze.

(a cura di arch. Iolanda Fortunato, progettista, Londra)

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