Li-Fi, la nueva frontera de las comunicaciones

En 1886, el físico alemán Heinrich Hertz demostró por primera vez la existencia de las ondas de radio, que en honor a él se denominan también hertzianas. Su propósito era poner a prueba la teoría electromagnética propuesta un par de decenios antes por James Clerk Maxwell. Lo curioso es que, cuando sus estudiantes le preguntaron cuáles podían ser las aplicaciones de aquel hallazgo, respondió: “No tiene utilidad de ninguna clase”. Hertz merecía un diez como científico, pero un cero como futurólogo. Hoy sus ondas están en todas partes, y no solo en nuestras comunicaciones: incluso las utilizamos para calentar la comida.

Pero después de algo más de un siglo, esto está a punto de cambiar. Hoy el ser humano parece inclinado a dar un salto en el espectro electromagnético hacia otra franja que tradicionalmente hemos utilizado para poco más que iluminarnos. La luz visible está formada por ondas de la misma naturaleza que las de radio, pero de diferente tamaño y frecuencia. Y para muchos investigadores, el arco iris realmente oculta un tesoro, el de las comunicaciones del futuro.

En realidad, el uso de luz para la comunicación no es una idea nueva. Los primeros tanteos se remontan a tiempos de Hertz: en 1880 el estadounidense Alexander Graham Bell, uno de los pioneros del teléfono, experimentó con el fotófono, un sistema inalámbrico que funcionaba con luz modulada. En el siglo XIX triunfaba en Europa y Norteamérica el telégrafo óptico, una red de postes de señales y telescopios que permitía, por ejemplo, enviar un mensaje de Ámsterdam a Venecia en una hora. Hoy la fibra óptica forma parte esencial de nuestras comunicaciones, pero ha sido ya en el siglo XXI cuando ha renacido la comunicación óptica inalámbrica, y más concretamente la comunicación con luz visible (VLC, en inglés).

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El desarrollo de la tecnología LED ha hecho posibles las comunicaciones Li-Fi. Credits: Graffiti Research Lab

La aplicación de la VLC que hoy está en boca de todos es el Li-Fi, término acuñado en 2011 por el ingeniero británico Harald Haas para facilitar la comprensión de lo que es una versión del Wi-Fi que funciona por luz. El concepto no puede ser más sencillo: luz encendida es uno, luz apagada es cero, lo que permite codificar y enviar cualquier archivo digital por señales luminosas. El desarrollo de los diodos emisores de luz, o LED, ha permitido disponer de los transmisores adecuados. Según decía Haas en 2011, la infraestructura ya existe; bastaría con añadir un microchip a los LED para convertirlos en transmisores Li-Fi. En cuanto a la recepción de la señal, basta con fotodiodos como los presentes en las cámaras digitales y los smartphones.

Más velocidad, menos saturación

Las ventajas del Li-Fi son varias. Primero, la velocidad; el rápido parpadeo de los LED, imperceptible para la vista, permite velocidades de transmisión teóricas en el orden de gigabits por segundo (Gbps), entre 100 y 1.000 veces más rápido que las actuales Wi-Fi, que operan en el rango de megabits por segundo. Algunas aplicaciones prácticas en el mundo real han alcanzado 1 Gbps, pero aún hay mucho margen de mejora: en el laboratorio ya se ha logrado llegar a los 224 Gbps en comunicación bidireccional.

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Adaptador Li-Fi para ordenadores de escritorio y portátiles. Crédito: LedcomCommunication

Según los autores de este trabajo, encabezado por Ariel Gómez, de la Universidad de Oxford, “las redes de comunicación por fibra óptica pueden proveer capacidades agregadas de terabits en edificios y oficinas de ciudades modernas”, pero “los sistemas prácticos inalámbricos están órdenes de magnitud por debajo de esta capacidad”. En otras palabras, las grandes velocidades de las instalaciones se topan al final con un cuello de botella por las limitaciones del Wi-Fi. El Li-Fi podría eliminar este problema.

Pero además, la luz visible esquiva la progresiva saturación del espectro de radio, un problema para las comunicaciones actuales. El amplio ancho de banda disponible en la franja visible se une al hecho de que, al contrario de lo que ocurre con las ondas de radio, distintas transmisiones Li-Fi pueden convivir en el mismo espacio sin interferencias.

Un rival del Wi-Fi de corto alcance

Por supuesto, hay una limitación. Aunque el emisor y el receptor no están obligados a verse directamente –se ha demostrado que funciona también con luz reflejada–, el alcance es corto, y por tanto “su aplicación en interiores es más sencilla que en exteriores”, señala a OpenMind la directora del Departamento de Teoría de la Señal y Comunicaciones de la Universidad Carlos III de Madrid (España), Ana García-Armada. Claro que el hecho de que la luz no atraviese una puerta cerrada se convierte en otra ventaja: es imposible hackear el Li-Fi a distancia.

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En una red Li-Fi las luces envían la señal de red a los dispositivos. Crédito: Ahmadamro

Debido a su corto alcance, “el uso doméstico es inmediato”, dice García-Armada. Pero esta ingeniera dirige precisamente un proyecto destinado al uso en exteriores, utilizando las farolas LED de la calle como fuentes de señal Li-Fi que el usuario podrá recibir en su smartphone. Los obstáculos a vencer son sobre todo dos; por un lado, “la interferencia de otras fuentes de luz y muy en particular del sol”, apunta García-Armada. Por otra parte, “la cobertura de zonas amplias requiere un diseño de red con diversos nodos interconectados y la posiblidad de que el usuario se vaya conectando al punto que le ofrezca la mejor señal en cada momento”, precisa la ingeniera.

Faros de coche y farolas para mejorar las comunicaciones

Por todo ello, los expertos tienden a predecir que el Li-Fi no desbancará pronto al Wi-Fi, sino que ambos convivirán complementándose para distintos usos y en diferentes entornos. Pero mientras, el Li-Fi podrá abrir el camino a nuevas aplicaciones. Según los responsables del proyecto británico Ultra-Parallel Visible Light Communications (UP-VLC), el Li-Fi posibilitará la implantación a gran escala de la llamada Internet de las cosas, que conectará en red diversas máquinas de uso cotidiano, como el frigorífico y el smartphone. García-Armada sugiere que los faros LED de los coches podrán emplearse para comunicaciones multimedia.

El proyecto UP-VLC trabaja en la reducción del tamaño de los LED para lograr paneles de un millón de microLED por milímetro cuadrado y con un parpadeo 1.000 veces más rápido que los actuales. El resultado será un rango de velocidades de terabits por segundo, a través de pantallas que permitirán al mismo tiempo mostrar información, iluminar una habitación y proporcionar conexión Li-Fi. Tal vez por el momento la imaginación vaya más deprisa que la tecnología, pero apenas estamos empezando. Como decía Haas cuando en 2011 presentó el Li-Fi en sociedad, “en el futuro no sólo tendremos 14.000 millones de bombillas; podremos tener 14.000 millones de Li-Fi distribuidos por todo el mundo”.Li-Fi

Javier Yanes para ventana al conocimiento
@yanes68