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Il mondo della comunicazione senza fili sembra essere destinato a fare ricorso ad accorgimenti vecchi di secoli per poter superare il collo di bottiglia tecnologico che affligge il Wi-Fi e le altre tecnologie di connettività wireless. Nonostante si stiano già testando tecnologie alternative – l'utilizzo della banda UHF e il Wi-Fi al terahertz, tanto per fare due esempi – nate per sfruttare al meglio lo spettro della banda radio oppure per accrescere la velocità di trasmissione dei dati, gli esperti di settore sono consci del fatto che le frequenze dello spettro elettromagnetico a disposizione non sono infinite e pertanto destinate prima o poi a esaurirsi.
In questo scenario, tecniche di comunicazione wireless basate su segnali visivi potrebbero prendere il posto di tecnologie basate sullo scambio informativo via onde o microonde.
Richiesta crescente
Al giorno d'oggi si contano miliardi di device senza fili che sfruttano porzioni della banda radio o microonde per ricevere e inviare dati: ciò fa aumentare a dismisura la richiesta di dati mobili, mettendo sotto pressione le esistenti tecnologie wireless come Wi-Fi, 4G LTE e la nascente 5G. Si prevede che entro il 2019 nel mondo ci saranno circa 10 miliardi di smartphone o tablet attivi che scambiano 35 quintilioni di byte (un quintilione equivale a 1 seguito da 30 zeri, mentre un gigabyte ha "solo" nove zeri) ogni mese.
Si tratta di un carico di lavoro che le attuali tecnologie wireless non possono sostenere a causa della congestione nello spettro delle frequenze radio e alle interferenze elettromagnetiche. Il problema sarà più sentito da chi abita nelle grandi città, dove molti utenti si troveranno a condividere una banda trasmissiva limitata (sia essa Wi-Fi o cellulare).
Comunicazioni ottiche
Per questo motivo alcuni gruppi di ricerca stanno concentrando le loro attenzioni su comunicazioni ottiche wireless (da non confondere, dunque, con le comunicazioni ottiche via fibra) che, a grandi linee, riprendono i concetti della comunicazione via segnali di fumo. Se gli esperimenti in corso dovessero confermare i primi dati ottenuti, il Li-Fi (temine ottenuto dalla fusione di Light – luce – e Wi-Fi) potrebbe diventare una seria alternativa al Wi-Fi.Lo scambio comunicativo senza fili sfruttando impulsi luminosi non è comunque un'idea totalmente innovativa.
Ai tempi di Napoleone gran parte dell'Europa era coperta da una rete di telegrafi ottici chiamati semafori (da non confondersi con le luci semaforiche che si trovano negli incroci stradali di oggi), mentre Graham Bell riteneva che la sua più grande invenzione fosse il fotofono, una sorta di telefono nel quale le onde sonore erano trasformate in onde elettromagnetiche dello spettro visibile o infrarosso invece che in impulsi elettrici come la sua più nota controparte.
Come funziona il Li-Fi
Il flusso dati in arrivo dalla Rete o da una LAN è codificato e modulato da un software che li traduce in impulsi luminosi ad alta frequenza. A svolgere le veci dell'antenna Wi-Fi emittente troviamo una lampada a LED capace di emettere migliaia di impulsi luminosi al secondo e garantire, così, la trasmissione dei dati.
All'altro capo della comunicazione senza fili troviamo un ricettore di impulsi luminosi (un sensore ottico come ad esempio una telecamera), capace di rilevare e decodificare i segnali trasmessi dal LED, inviandoli poi ad un software che si occuperà di processarli e convertirli infine in segnali elettrici che possono essere letti da un qualsiasi computer o dispositivo mobile.
La velocità di trasmissione del Li-Fi
A differenza dello spettro radio o microonde, lo spettro del visibile ha una larga – sebbene ancora non regolamentata – capacità per le comunicazioni senza fili. Negli esperimenti condotti sinora, gli scienziati hanno raggiunto una velocità di trasmissione dati di 3,5 gigabit al secondo (poco più di 4 megabyte) modulando adeguatamente la luce emessa da un singolo LED di colore blu. Sfruttando LED a luce bianca, invece, la velocità di trasferimento è ridotta a 1,7 gigabit al secondo. Se confermati su ampia scala, questi risultati farebbero diventare il Li-Fi l'erede più promettente del Wi-Fi.
La prova estone
Un sistema Li-Fi è stato testato con successo a Tallin (capitale dell'Estonia), all'interno di un ambiente produttivo/industriale. A partire dalla prima metà del 2015 Velmenni, startup estone attiva nel settore dell'hi-tech, ha utilizzato un impianto Li-Fi per connettere a Internet computer, smartphone e altri dispositivi di rete. E i risultati, stando a quanto dichiarato dal CEO di Velmenni Deepak Solanki, sono molto incoraggianti: la rete Li-Fi estone ha raggiunto una velocità di connessione di 224 gigabit al secondo (28 gigabyte al secondo), circa 100 volte più veloce della migliore tecnologia Wi-Fi oggi disponibile sul mercato. Tanto per dare una misura della velocità, con una connessione del genere sarebbe possibile trasferire 18 film (o file) da 1,5 gigabyte ognuno in appena un secondo.
Per raggiungere questo risultato, la startup estone ha utilizzato delle speciali lampadine in grado di "flashare" con una frequenza variabile tra i 400 e gli 800 terahertz. In questo modo l'occhio umano non percepisce l'interruzione del flusso di luce, mentre i ricettori della rete Li-Fi, molto più sensibili, sono in grado di captare le variazioni luminose e decifrare i dati in entrata.
La rete in una stanza
A differenza di quanto accade con il segnale delle reti Wi-Fi, una rete ottica senza fili sarebbe completamente schermata da un qualsiasi ostacolo opaco alla luce (ad esempio dai muri di una stanza o dalle tapparelle di una finestra). Questo dà la possibilità di sigillare la rete così facilmente da permettere di realizzar in maniera estremamente semplice LAN sicure e inaccessibili a chiunque non sia in grado di vedere direttamente gli impulsi luminosi utilizzati per la trasmissione dei dati.
I vantaggi del Li-Fi
La telecomunicazione ottica senza fili garantisce altri vantaggi rispetto al Wi-Fi. Prima di tutto, una rete Li-Fi non richiede nessun nuovo impianto né l'installazione di antenne o ripetitori: si possono sfruttare reti di illuminazione LED già esistenti (le luci di casa, ad esempio, o l'impianto di illuminazione pubblica in strada) accoppiate con normali telecamere (ad esempio le webcam dei nostri PC o le telecamere dei nostri cellulari). Le varie fonti luminose – solitamente composte da più di un LED – potrebbero comunicare contemporaneamente con più dispositivi, inviando segnali differenti a ognuno di essi: in questo modo lo spettro delle frequenze potrebbe essere utilizzato in maniera più efficiente e senza che si creino le interferenze tipiche delle altre onde elettromagnetiche.
L'adozione su larga scala della tecnologia Li-Fi, inoltre, potrebbe dare un ulteriore impulso all'Internet delle cose. Gli elettrodomestici smart presenti nelle nostre case potrebbero sfruttare le telecomunicazioni ottiche wireless anziché il Wi-Fi per comunicare tra di loro, rendendo il tutto più semplice, più sicuro e senza rischiare la saturazione della capacità di trasmissione del Wi-Fi.ù
Il futuro dell'Internet of things passa dalla luce
Secondo molti analisti di mercato, il Li-Fi rappresenta l'unica opzione percorribile per permettere all'Internet delle cose e al settore dei Big Data di continuare a crescere. Le attuali tecnologie di comunicazione senza fili, infatti, non riuscirebbero a supportare a lungo la richiesta di banda necessaria al trasferimento dei dati delle decine di milioni (miliardi, in previsione) di oggetti smart connessi alla Rete.
A far pendere l'ago della bilancia verso il Li-Fi piuttosto che verso altre tecnologie concorrenti non è tanto la velocità di connessione o l'ampiezza della banda di comunicazione che questa tecnologia garantisce. Il vero punto di forza del Li-Fi sta nella facilità con cui questa tecnologia potrebbe essere applicata nella vita reale. Realizzare una rete di comunicazione basata sulle lampadine LED non richiederebbe, infatti, grossi investimenti di partenza. Per creare dei trasmettitori Li-Fi basterebbe aggiungere un piccolo microchip alle lampadine LED già in uso in tutto il mondo. Tenendo conto che, ad oggi, globalmente sono installate circa 14 miliardi di lampadine, si comprendono immediatamente i grandi vantaggi pratici che una tecnologia basata sul Li-Fi potrebbe portare al mondo dell'IoT.
In questo modo si potrebbe costruire una rete di telecomunicazioni senza fili capillare e, soprattutto, poco costosa. La copertura del segnale sarebbe ubiqua o quasi: la rete Li-Fi potrebbe essere presente sotto le pensiline degli autobus, nelle stazioni ferroviarie, dentro i vagoni della metro, in strada grazie ai lampioni della pubblica illuminazione e, ovviamente, in casa.
