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Led Inteligente - Conheça o Li-Fi

Olá! Até o final de 2020, especialistas estimam mais de 50 bilhões de dispositivos conectados à Internet sem fio. 



Isso está colocando este tipo de comunicação sob uma pressão crescente: o espectro de rádio usado para ela no Wi-Fi por exemplo está ficando congestionado devido ao fato das outras áreas de radiofrequência não serem permitidas ou, devidamente suportadas. O Trulifi da empresa holandesa Signify (Philips) é uma das alternativas ao problema. Ele consiste no sistema LiFi (Light Fidelity), que oferece comunicação sem fio bidirecional, confiável, segura, rápida e também, pode transmitir dados em altas velocidades. E diferentemente do Wi-fi (que usa ondas de rádio), o Li-Fi emprega lâmpadas de Led para transmitir as informações na rede de conexão. 



O quão rápido pode ser o Li-Fi?
O Li-Fi pode transmitir velocidades de até 100 Gbps, exigindo para isso uma mudança na tecnologia da iluminação. Relatórios de testes recentes mostram que o Li-fi é 100 vezes mais rápido do que Wi-Fi tradicional, que atua em velocidades médias a 10 Mbps. Outros testes com diferentes tipos de lâmpadas Led estudadas também indicam que o Li-Fi pode até chegar a mais de 100 Gbps de velocidade. 



Quando surgiu o Li-Fi?


O Li-Fi surgiu através de pesquisas do professor Harald Haas, presidente de comunicações móveis da Universidade de Edimburgo e co-fundador da pureLiFi.


Imagem: Harald Haas, o criador do Li-Fi 

Ele foi o primeiro a estudar esta tecnologia e usou o termo pela primeira vez durante uma palestra do TED, em 2011. Mas o projeto em 2010 já começaria a receber financiamentos para o seu desenvolvimento, através do Instituto de Edimburgo. A intenção do Li-Fi é que, onde quer que se tenha uma lâmpada - e existem cerca de 14 bilhões delas no mundo todo - se tenha potencial para uma conexão sem fio à Internet, o que na teoria transformaria qualquer poste de iluminação pública em um ponto de acesso à Internet. 

Como funciona o Li-Fi?


A tecnologia Li-Fi usa uma lâmpada Led real para estabelecer a comunicação de dados sem fios. A partir desta lâmpada, cria-se uma rede onde se é possível enviar dados, ouvir música, assistir vídeos e conectar-se a toda Internet. A tecnologia CLV (Visible Light Communications), funciona com 'piscadas de lâmpadas', a famosa frequência ou 'flicker' (um tipo de liga/desliga forçado propositalmente nas lâmpadas Led em períodos de nanossegundos, imperceptíveis aos olhos e ouvidos humanos). Os Leds são diferentes de qualquer outro tipo de lâmpada pois são semicondutores e, esta característica lhes dá uma alta capacidade de ligar e desligar em nanossegundos sem maiores problemas ao seu funcionamento, como ocorreria em uma lâmpada incandescente por exemplo, que romperia facilmente o seu filamento durante este processo.


No sistema Trulifi, as ondas de luz produzidas pela lâmpada Led transmitem os dados a uma chave de acesso USB conectada a um laptop ou tablet que, ao captá-los, os envia de volta para um transceptor concluindo a conexão a Internet num processo 'plug and play' - assim como um modem faz hoje com os sinais eletromagnéticos que são transmitidos através de cabos e também fibras ópticas. Um paralelo bem simples de entender o Li-Fi está no controle remoto das TVs, que utiliza uma forma muito rudimentar da mesma ideia, já que trabalha com sinais luminosos para o receptor do televisor, que compreende o padrão e aí então, aumenta o volume, troca de canal ou abre a Netflix. O Trulifi também pode ser adaptado a algumas luminárias Led já existentes. 

Testes


Um teste feito em 2013 por Chi Nan, professor de tecnologia da informação (TI) da Fudan University, localizada em Shanghai, China, conseguiu manter quatro computadores conectados à Internet por meio de uma lâmpada de Led apenas, com um alcance de 150 Mbps. Já  pesquisadores alemães atingiram a marca de 500 Mbps com equipamentos colocados a 2 metros uns dos outros. Na distância de 20 metros, a velocidade caiu para 100 Mbps. Até então a velocidade mais rápida já relatada era a de 3 Gb/s, alcançada pelo Instituto Heinrich Hertz Fraunhofer, na Alemanha. 

Vantagens:


O Li-Fi possui a vantagem de aptar-se a áreas sensíveis às ondas eletromagnéticas como cabines de aeronaves, hospitais e usinas nucleares pois, obviamente, não as possuem. Outra vantagem é que o espectro da luz visível é 10 mil vez maior que todo o espectro da rádio frequência conhecido. E a US Federal Communications Commission tem alertado ultimamente para uma potencial crise no espectro total do Wi-Fi, que está próximo de atingir o seu limite.



Os pesquisadores também vêem o Li-Fi como uma vantagem em relação a hackers pois, se o seu Wi-Fi hoje fica "visível" até fora da casa ou escritório, já no Li-Fi isso não acontece devido a ele não conseguir atravessar paredes, o que mantêm sua rede 'enclausurada' dentro dos ambientes de modo ultra seguro, livre de ataques criminosos. Outros sistemas Li-Fi funcionam até com as luzes Led esmaecidas ou completamente apagadas. Ele é inclusive 'amistoso' com as outras soluções convencionais de conexão: não causa interferência eletromagnética (EMI), de modo que sistemas Wi-Fi e Li-Fi, podem então ser usados ​​bem próximos, sem interferir um no outro. Isso é algo particularmente muito útil em ambientes urbanos densos, onde há muitos dispositivos móveis que precisam de dados de dados de alta velocidade, todos interferindo e se esbarrando entre si. E com o surgimento dos dispositivos de Internet das Coisas (IoT)  e casa/empresa inteligentes, problemas deste tipo só tendem a piorar. 

Desvantagens:


Como dito aqui, o fato das luzes em Led não poderem penetrar nas paredes como as ondas de rádio, fazem o Li-Fi ter alcance limitado a outros cômodos da casa ou empresa. Para contornar o problema, cada ambiente separado fisicamente por paredes deve ter a sua própria lâmpada Led Li-Fi para poder enviar informações aos dispositivos compatíveis localizados no cômodo. O alcance do sinal também é menor mesmo em áreas sem obstáculos: cobertura de sinal do LiFi é de cerca de 10 metros, enquanto no Wi-Fi é de 32 metros. Outro lado negativo deste tipo de conexão é que ela não funcionará com quase nenhum produto que use a antena Wi-Fi para conectar a internet, como a maioria dos smartphone, tablets, consoles, TVs e infelizmente ainda, todos os atuais dispositivos para a casa conectada/inteligente. Mas a tendência é essa situação mudar muito em breve. O LiFi também não pode, por razões óbvias, ser implantado sob a luz do Sol forte - embora possa transformar as lâmpadas da iluminação pública para elas fornecerem um tipo de Wi-Fi público noturno, juntamente com a própria Luz. 

O que preciso para ativar o Li-Fi dentro de minha casa?


Primeiramente, o usuário Li-Fi continuará recebendo o sinal de internet do seu provedor habitual. Só que o modem que vai transmiti-lo para o ambiente, estará conectado a toda rede elétrica local do imóvel. As lâmpadas Led com tecnologia Li-Fi serão então as transmissoras - lâmpadas incompatíveis terão que ser trocadas. Também os dispositivos que receberão o sinal Li-Fi devem ter um sensor foto-detector que receba os impulsos elétricos da lâmpada e os converta em dados de internet. 


Imagem: adaptador Li-Fi Trulifi da Signify 

Onde o Li-Fi já está presente?   


Foi em 19 de Março de 2018 que o sistema Trulifi da Signify (até então ainda conhecida mundialmente como Philips Light) foi revelado ao mundo como solução Li-Fi, através dos painéis de iluminação Led proprietários para escritórios. 



Eles integravam um modem especializado diretamente no equipamento - que prometia velocidades de 30 Mbs sem comprometer a qualidade da luz emitida. Uma empresa francesa de investimento imobiliário, a Icade, começaria então a testar os painéis em seu escritório. 

No esporte, jogos de futebol foram suportados a conexão Trulifi da Signify pela primeira vez em Setembro de 2019, no Estádio Volkspark em Humburg, Alemanha. O sistema fornece há um ano, conectividade de Internet rápida e confiável a jornalistas e fotógrafos que acompanharam a temporada 2019-2020. Estádios geralmente têm dificuldade em fornecer redes de internet estáveis ​​para o centro de imprensa durante grandes eventos esportivos pois, o sinal sem fios costumavam ficar sobrecarregados.


Imagem: Estádio Volksparkstadion  

Para resolver o problema, o Volksparkstadion em Hamburgo instalou o LiFi para transmitir dados e permitir até 250 Mbps para download e upload - criptografado e livre de interferências, com uma camada extra de segurança integrada. Registrar ao vivo os lances dos atletas sem atraso ou subir fotos e videos mais nítidos as nuvens de TVs e serviços de streaming, são algumas das vantagens do LiFi nos estádios. O sistema Trulify já foi instalado em mais de 100 projetos no mundo desde 2019.

E atualmente, será instalado (numa parceria com a operadora EDZOM)  em redes privadas de portos, aeroportos, minas, fábricas, setores de manufatura, petróleo/gás, polos logísticos e setor de geração de energia. 



Também agora em 2020, a EPM de Maastricht, Holanda (uma empresa de engenharia elétrica que instala soluções para segurança, dados, inspeção, serviço e manutenção) usou o Trulifi em seu próprio ambiente para experimentar e demonstrar a comunicação de dados rápida, segura e confiável do LiFi como uma alternativa à rede sem fio convencional. 



Disponibilidade e preços  


Não há informações sobre preços ou lançamentos em alguns mercados como o Brasil, mas a adoção do Li-Fi pode ser menos trabalhosa do que se pensa, já que existe também a possibilidade das novas lâmpadas poderem ser instaladas no lugar onde estão outras marcas compatíveis, com a ajuda de um adaptador. Aparentemente, está longe de termos o Li-Fi como uma tecnologia funcionando a pleno vapor em nossos lares porém, com o avanço das pesquisas poderemos tê-lo já em alguns poucos anos em nosso dia-a-dia. Os dispositivos necessários e compatíveis não deverão ser muito caros pois, grandes marcas fabricantes como Samsung e LG já estão cogitando incluir sensores Li-Fi em seus futuros smartphones e TVs. Também a fabricante Oppo registrou no final de 2019 uma patente de transmissão LiFi para celular.


Imagem: proposta de celular com Li-Fi da Oppo 

A câmera frontal pop-up do equipamento em questão seria equipada com um módulo retangular que pode ser usado na comunicação LiFi - também um módulo na câmera traseira converte os sinais fotoelétricos. Três dias depois do envio desta patente, a OPPO entrou com outro pedido, agora para uma versão LiFi doméstica do equipamento. 

O porque do Li-Fi ainda não emplacar, nas palavras do seu criador
 

"Minha grande ideia foi transformar lâmpadas em dispositivos de comunicação de banda larga para que elas não apenas forneçam iluminação, mas sejam um utilitário essencial... Os dados podem ser enviados adicionando um microchip a qualquer humilde lâmpada Led, fazendo-a piscar a uma velocidade fenomenal, milhões de vezes por segundo. É como enviar um sinal de código Morse com uma tocha, mas a uma taxa muito mais rápida e usando a linguagem que os computadores entendem. É uma tecnologia que não requer quase nenhuma nova infraestrutura: usamos o que já está aí. O espectro da luz visível não é utilizado, não é regulado e podemos nos comunicar a velocidades muito altas com ele. E o Li-Fi não está concorrendo com o WiFi, é uma tecnologia complementar que deve ajudar a liberar o espaço necessário dentro do próprio espectro de ondas de rádio hoje em saturação. Ainda precisamos do Wi-Fi, ainda precisamos de sistemas celulares de radiofrequência. Não podemos ter ainda uma lâmpada que forneça dados a um objeto se movimentando em alta velocidade ou, onde há árvores, paredes ou outros obstáculos por trás. Mas o Li-Fi pode transformar as viagens aéreas, permitindo que as luzes das aeronaves conectem celulares e laptops durante o vôo; também pode melhorar as condições para quem trabalha debaixo d'água - como em plataformas de petróleo - onde ondas de rádio não podem penetrar. O Li-Fi no carro pode ainda alertar motoristas quando outros veículos estão muito próximos. E ele oferece principalmente uma forma muito mais segura de transferência de dados porque, só pode ser interceptado por pessoas dentro da área de visão da fonte de luz em Led local... 

No início dos anos 2000, a taxa de dados enviados por Leds brancos era de cerca de um solitário 
megabyte por segundo. Hoje, esse número está perto de um gigabyte por segundo. No passado, os Leds eram fundamentais para melhorar a eficiência de conversão da energia elétrica em óptica. Agora, vemos que os Leds também estão aprimorando uma melhora na largura de banda elétrica, que é um parâmetro importante para alcançarmos uma comunicação de dados em alta velocidade. Existem também novas fontes de luz branca baseada em lasers que fornecem 10 Gbps. Este é um salto de melhoria de 10.000 nos últimos 20 anos. Essa tendência continuará. O Li-Fi se tornará ainda uma tecnologia convencional no futuro, não há dúvida disso em minha mente. Acho que as pessoas precisam entender que essa tecnologia é fundamentalmente diferente de todas as outras tecnologias sem fio existentes, o que significa que o ecossistema Li-Fi ainda está amadurecendo, está se desenvolvendo, enquanto educamos os mercados sobre os grandes benefícios da tecnologia. Leva tempo para construir um ecossistema tão complexo e garantir o seu suporte mais amplo, necessário para tornar o Li-Fi aí sim, popular. Posso ver um mundo onde o Li-Fi será integrado a um smartphone, ao lado de todas as outras tecnologias de radio frequência. Isso não seria brilhante?" , define Harald Haas.



Reece Williams, um especialista em Li-Fi do site LiFi.co, concorda com Harald Haas e diz acreditar que a tecnologia LiFi terá um papel bem definido no futuro: 

"Embora ela ainda não possa e, provavelmente também não irá substituir totalmente o Wi-Fi, será usada como uma tecnologia complementar, onde Li-Fi e Wi-Fi poderão se ajudar, liberando todo o potencial destas tecnologias em benefício da Internet das Coisas, realidade virtual e realidade aumentada.” 




Agora, todo o resto do mundo precisa ver e usufruir desta boa luz também.


Fontes: Oficina da Net, Tecnoblog, Signify, LEdinside, Research Snipers, CNN, Digital Trends  


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