Li-Fi: cómo la comunicación por luz podría mejorar las conexiones en lugares con mucha demanda
La forma tradicional de conectar dispositivos de manera inalámbrica utiliza ondas de radio. El Wi-Fi, las redes móviles y muchas otras tecnologías dependen de este espectro para transmitir información.
Pero a medida que aumenta el número de dispositivos conectados, también crece la demanda sobre las redes inalámbricas. Fábricas inteligentes, hospitales, almacenes, aviones y otros espacios pueden concentrar cientos o miles de dispositivos que necesitan comunicarse simultáneamente.
Una posible solución utiliza un recurso completamente diferente: la luz.
La tecnología conocida como Li-Fi (Light Fidelity) utiliza luz visible o infrarroja para transmitir información de manera inalámbrica. En lugar de enviar los datos mediante ondas de radio, utiliza señales ópticas que pueden viajar entre una fuente luminosa y un receptor.
La tecnología ya cuenta con un estándar dentro de la familia IEEE 802.11. El estándar IEEE 802.11bb define comunicaciones inalámbricas mediante luz y contempla velocidades desde 10 Mb/s hasta 9,6 Gb/s en determinados modos de operación.
¿Cómo funciona el Li-Fi?
El principio básico es relativamente sencillo.
Una fuente luminosa equipada con electrónica especializada puede variar su intensidad a velocidades extremadamente altas. Estos cambios son demasiado rápidos para ser percibidos por el ojo humano, pero pueden ser detectados por un receptor óptico.
El transmisor convierte los datos digitales en variaciones de la señal luminosa.
El receptor, equipado con un fotodetector, interpreta esas variaciones y vuelve a convertirlas en información digital.
La comunicación puede utilizar luz visible, pero también puede utilizar infrarrojo, por lo que Li-Fi no significa necesariamente que una habitación tenga que estar iluminada de manera visible para transmitir datos.
Una nueva forma de utilizar el espectro
Una de las principales ventajas del Li-Fi es que utiliza el espectro óptico en lugar del espectro de radiofrecuencia.
Esto abre una enorme cantidad de posibilidades para entornos donde las redes inalámbricas tradicionales están sometidas a una elevada demanda.
En una fábrica inteligente, por ejemplo, robots, sensores, cámaras y sistemas de control pueden necesitar conexiones inalámbricas simultáneas.
En un hospital ocurre algo similar con equipos médicos, dispositivos portátiles y sistemas de monitorización.
Li-Fi puede proporcionar enlaces inalámbricos localizados utilizando fuentes de luz instaladas en diferentes áreas.
El resultado puede ser una red con múltiples zonas de cobertura óptica que funcionan junto con las redes de radio existentes.
Li-Fi no tiene que reemplazar al Wi-Fi
Una de las ideas más extendidas alrededor de esta tecnología es que Li-Fi sustituirá completamente al Wi-Fi.
La realidad es más interesante.
Li-Fi puede funcionar como complemento del Wi-Fi, aprovechando las ventajas de cada tecnología.
El Wi-Fi utiliza ondas de radio que pueden atravesar determinados obstáculos y ofrecer una cobertura amplia. Li-Fi, en cambio, tiene una cobertura más localizada y depende de las condiciones del enlace óptico.
Esto puede ser una desventaja en algunas situaciones, pero también una ventaja en otras.
El estándar IEEE 802.11bb fue diseñado precisamente para integrar las comunicaciones mediante luz dentro de la familia de tecnologías inalámbricas 802.11. Esto facilita escenarios híbridos en los que Li-Fi y Wi-Fi forman parte de una misma infraestructura de red.
Una ventaja importante en lugares de alta densidad
En un espacio con muchos dispositivos conectados, repartir las comunicaciones entre diferentes tecnologías puede ayudar a reducir la presión sobre las redes de radio.
Cada fuente Li-Fi puede crear una zona de cobertura relativamente pequeña.
Por ejemplo, diferentes áreas de una fábrica podrían disponer de sus propios puntos de acceso ópticos. Los dispositivos se conectarían al punto correspondiente según su ubicación.
Este concepto también puede resultar interesante en hospitales, oficinas, almacenes, aeropuertos y otros lugares donde existe una gran concentración de dispositivos.
La investigación sobre Li-Fi contempla precisamente escenarios industriales, médicos, empresariales y residenciales.
La luz no atraviesa las paredes
Una característica fundamental del Li-Fi es que la luz no se propaga a través de las paredes como lo hacen las ondas de radio.
Esto limita el alcance de la señal y puede obligar a instalar más puntos de acceso.
Pero esa misma característica puede aportar una ventaja de seguridad.
Una red Li-Fi puede quedar confinada a una habitación o zona determinada, reduciendo la propagación de la señal hacia espacios exteriores.
Esto puede dificultar determinadas formas de interceptación desde fuera de la zona de cobertura.
Sin embargo, no significa que Li-Fi sea imposible de interceptar.
Un atacante que consiga acceso físico o visual a la zona donde se transmite la señal podría intentar capturarla. Por eso, las redes Li-Fi siguen necesitando cifrado, autenticación y otras medidas de ciberseguridad.
Una conexión más localizada
La naturaleza localizada del Li-Fi también puede ser útil para controlar dónde puede conectarse un dispositivo.
Imaginemos un hospital dividido en diferentes áreas.
Un sistema podría utilizar puntos de acceso ópticos para proporcionar conectividad específica en determinadas habitaciones o sectores.
En una fábrica, una máquina podría conectarse al sistema correspondiente mientras se desplaza por una zona determinada.
Esto permite pensar en redes inalámbricas donde la ubicación física del dispositivo tenga un papel más importante en la conectividad.
¿Qué ocurre cuando un objeto bloquea la luz?
Aquí aparece una de las principales limitaciones del Li-Fi.
Si un obstáculo bloquea completamente el camino entre el transmisor y el receptor, la comunicación puede verse afectada.
Sin embargo, los sistemas Li-Fi no dependen necesariamente de una línea de visión directa perfecta en todas las situaciones.
Las reflexiones de paredes y otras superficies pueden contribuir a mantener la comunicación, dependiendo de las características del entorno y del sistema utilizado.
Aun así, la movilidad y los obstáculos siguen siendo desafíos importantes frente a las redes de radio convencionales.
¿Puede Li-Fi alcanzar velocidades muy altas?
Sí, y este es uno de los aspectos que más interés ha generado.
El estándar IEEE 802.11bb contempla velocidades de hasta 9,6 Gb/s en determinados modos de operación. Esto demuestra que las comunicaciones ópticas inalámbricas pueden alcanzar tasas de transmisión muy elevadas.
Pero una cifra máxima de estándar no significa que todos los dispositivos Li-Fi funcionen permanentemente a esa velocidad.
El rendimiento real depende del hardware, la distancia, las condiciones del canal óptico, el tipo de fuente luminosa, el receptor y otros factores.
Por eso, es más correcto hablar de potencial para conexiones de muy alta velocidad que afirmar que cualquier sistema Li-Fi ofrecerá varios gigabits por segundo en cualquier circunstancia.
Li-Fi y los hospitales
Los hospitales son uno de los entornos donde las comunicaciones inalámbricas mediante luz pueden resultar especialmente interesantes.
En estos lugares existe una gran cantidad de equipos electrónicos y dispositivos conectados, mientras que la disponibilidad y gestión del espectro de radiofrecuencia puede ser un factor importante.
Una red óptica puede proporcionar conectividad localizada sin depender exclusivamente de las bandas de radio.
Esto no significa que Li-Fi elimine todos los problemas de interferencia electromagnética ni que deba sustituir automáticamente a las redes existentes.
Su valor está en ofrecer otra capa de conectividad para determinadas aplicaciones.
Li-Fi en las fábricas inteligentes
La industria 4.0 está incorporando robots, sensores, cámaras y sistemas automatizados que necesitan intercambiar información constantemente.
En este escenario, Li-Fi puede utilizarse para crear enlaces inalámbricos de alta velocidad y baja latencia en zonas específicas.
Además, las características físicas de la luz pueden ser útiles en determinados entornos industriales donde las comunicaciones por radio presentan restricciones o donde se necesita una separación espacial muy precisa.
Por esta razón, las aplicaciones industriales forman parte de los escenarios considerados durante el desarrollo de las tecnologías de comunicación óptica inalámbrica.
¿Y qué tiene que ver la computación cuántica?
La relación entre Li-Fi y la computación cuántica todavía pertenece principalmente al terreno de la investigación y las arquitecturas futuras.
No significa que actualmente existan teléfonos cuánticos conectados mediante Li-Fi.
La conexión conceptual está en la necesidad de desarrollar nuevas infraestructuras de comunicación para sistemas informáticos cada vez más especializados.
Los futuros sistemas de computación cuántica podrían requerir redes capaces de transportar información entre diferentes componentes, laboratorios o dispositivos especializados.
La comunicación óptica ya desempeña un papel importante en muchas áreas de las telecomunicaciones y la investigación cuántica, por lo que es razonable estudiar cómo diferentes tecnologías ópticas podrían participar en futuras arquitecturas.
Pero Li-Fi y la computación cuántica son tecnologías diferentes y no deben presentarse como si actualmente formaran un único sistema comercial.
Una nueva capa para las redes inalámbricas
El verdadero potencial del Li-Fi puede estar en su capacidad para complementar las tecnologías existentes.
En lugar de imaginar un futuro donde el Wi-Fi desaparece y es sustituido completamente por la luz, resulta más realista pensar en redes híbridas.
El Wi-Fi puede proporcionar cobertura general.
El Li-Fi puede ofrecer conexiones de alta capacidad y cobertura localizada.
Las redes móviles pueden proporcionar conectividad cuando los dispositivos se desplazan fuera de los espacios interiores.
Y otras tecnologías inalámbricas pueden encargarse de aplicaciones específicas.
La combinación de todas ellas podría permitir redes mucho más flexibles.
El futuro de las comunicaciones puede utilizar tanto radio como luz
Li-Fi demuestra que las comunicaciones inalámbricas no tienen por qué depender exclusivamente de las ondas de radio.
La luz puede convertirse en un canal adicional para transportar información, especialmente en lugares donde se necesita alta capacidad, baja interferencia entre zonas y un control más preciso del área de cobertura.
Todavía existen desafíos relacionados con el costo, la movilidad, los obstáculos, la instalación de infraestructura y la compatibilidad de dispositivos.
Pero la existencia de estándares como IEEE 802.11bb demuestra que las comunicaciones inalámbricas mediante luz han dejado de ser únicamente un concepto experimental y forman parte del desarrollo tecnológico de las redes modernas.
El futuro de la conectividad probablemente no dependerá de una única tecnología.
La próxima generación de redes podría combinar ondas de radio, luz y otras formas de comunicación para conseguir conexiones más rápidas, eficientes y adaptadas a cada entorno.
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