5 dagar sedan

Vad är Li-Fi och kommer det ersätta Wi-Fi?

Li-Fi är en teknologi som använder sig av synliga ljusvågor i stället för radiovågor för att föra över data mellan en sändare och en mottagare. Synligt ljus har använts som trådlöst medium i alla tider för att föra över röksignaler, semaforinformation och kamerabilder. Li-Fi tar konceptet till nästa nivå genom att låta oss skicka en digital ström via ljus. I den här bloggposten går vi igenom hur tekniken fungerar, vilka för- och nackdelar den har och svarar på frågan om du kommer behöva byta ut din Wi-Fi-router mot LED-belysning i framtiden.

Oscar Bexell Lösningsarkitekt, Internet of Things

Hur funkar Li-Fi?

Li-Fi använder sig precis som radiofrekvens-baserade lösningar (Wi-Fi, 4G, 5G, Blåtand) av en sändare, en mottagare och elektromagnetiskt spektrum för att kommunicera. Skillnaderna är att frekvensen på spektrumet är mycket högre (synligt ljus) och att sändaren typiskt är en LED-lampa av samma typ du köper på Ikea. Mottagaren kan vara en kamera eller ett litet chip som mäter ljusintensitet. Genom att blixtsnabbt variera ljusstyrkan på ett sätt som ögat inte hinner uppfatta kan data sändas trådlöst över luften. Det går även att göra detta i ett rum där ljusnivån är så låg att ögat uppfattar det som mörkt. I figuren nedan ser vi ett demosystem för Li-Fi (mottagaren visas i nedre vänstra hörnet av bilden) där trådlös kommunikation till en telefon hanteras av vanliga gatlampor i fullt dagsljus.

Vilka nya buzzwords behöver jag känna till inom Li-Fi?

Li-Fi är en subkategori inom familjen ”Visual Light Communication” (VLC) som i sin tur tillsammans med trådlös dataöverföring inom områdena infrarött (IR) och ultraviolett (UV) ljus hör till det vi kallar ”Optical Wireless Communication” (OWC). Applikationer inom OWC-området omfattar exempelvis fjärrkontroller, trådlösa laserlänkar, asset tracking-system inom sjukvården och videokameror. Det enda buzzword du kommer springa på är dock just "Li-Fi".

Vilka fördelar har Li-Fi över traditionella trådlösa standarder som Wi-Fi och 4G?

Bortsett från att ljus erbjuder enormt mycket mer spektrum än vad som finns tillgängligt i RF-banden (vilket betyder högre datatakter) kommer Li-Fi med ett antal andra fördelar:

  1. Mycket enklare och billigare sändare och mottagare som inte kräver någon RF front-end med förstärkarkretsar, filter, kablage eller antenner.
  2. Låga eller inga patentavgifter för avancerad signalbehandling och ingen djungel av frekvensband att supporta. Detta gör att man räknar med att Li-Fi beräknas kosta en tiondel av Wi-Fi i framtiden.
  3. Extremt bra batteritid på grund av låg energiförbrukning inom LED-teknologi och enkla mottagare. Detta ger en mängd fördelar för kroppsnära devices som uppkopplade klockor, armband och glasögon där batteritiden är kritiskt för användarupplevelsen.
  4. Hög säkerhet (man måste se ljuset för att kunna ta emot data) och inga RF-störningar.

Behövs Li-Fi eftersom radiospektrumet håller på att ta slut?

Li-Fi marknadsförs ofta genom att det som kallas ”the spectrum crunch” lyfts upp. Detta handlar om att det användbara spektrumet under 6GHz som bland annat används av mobiloperatörer, Wi-Fi, TV och radio skulle vara nära att "ta slut". Detta är en myt. 99% av kapacitetsökningar som skett i radionät under de senaste decennierna kommer inte från mer spektrum utan från att man byggt fler radiobasstationer och Wi-Fi-accesspunkter och alltså placerat sina radiopunkter tätare. Om en operatör väljer att bygga fler basstationer (framförallt inomhus) behövs inte mer spektrum annat än på vissa ställen där lasten är enorm. Däremot finns det som sagt helt andra fördelar som gör Li-Fi till en väldigt intressant framtida teknologi.

Vilka är utmaningarna med Li-Fi?

Hög säkerhet tas som sagt ofta upp som en fördel inom Li-Fi. Kan man inte se ljuskällan kan man inte heller kommunicera med den. Baksidan av myntet blir naturligtvis att en telefon som ligger i en ficka eller ryggsäck inte kommer gå att koppla upp. Om det är dimmigt eller snöstorm ute kan man ha problem att kommunicera med en gatlampa på samma sätt som en fjärrkontroll slutar fungera när du sätter handen för IR-dioden.

En annan utmaning är att man behöver få fram kapacitet till de ljusarmaturer man vill kunna kommunicera trådlöst med. Detta går att göra via ljus, men mer troligt är att man drar fram Ethernet via LAN-kabel eller fiber till varje rum. Li-Fi saknar även legacy-support i befintlig deviceflotta.

Vilka är de typiska applikationsområdena för Li-Fi?

Billiga, strömsnåla chipsets med hög säkerhet och på sikt massiv bandbredd gör att vi lär får se Li-Fi på bred front inom bland annat dessa områden:

  • AR/VR-glasögon och andra typer av kroppsnära prylar.
  • IoT-applikationer (t.ex. positionering, tracking, rumssensorer). I byggnader med väl utbyggd Li-Fi-support hänger protokoll som Blåtand och 802.15.4 löst. Inom sjukvården använder vi idag IR-ljus för positionering, men även där kommer synligt ljus bli en viktig bärare av data.
  • Accessnät i miljöer där man vill undvika att störa RF-miljön. Flygplan, kärnkraftverk och sjukhus är några områden, men i takt med att belysning byts ut i fastigheter och Li-Fi kommer integrerat i skärmar och telefoner kommer mängden användningsfall öka.

Kommer Li-Fi ersätta Wi-Fi?

Vi får dela upp Wi-Fi i två områden här. Dels har vi traditionella accesspunkter konfigurerade på 2.4GHz och 5GHz. Det är den typ av utrustning som du och jag har hemma och som en gång i tiden togs fram för att en medelsvensson (eller snarare medelamerikanen) skulle kunna bygga ett trådlöst nät i en lägenhet eller villa med minimal insats. Oftast räcker det med att placera en AP där fibern eller DSL-uppkopplingen är ansluten och sen har man täckning i hela hemmet. Ibland behövs en repeater eller en mesh-lösning. Att ersätta den här typen av Wi-Fi-system med Li-Fi skulle kräva kablage till varje rum och en armé av elektriker. Och en stor hög med pengar.

Sen har vi den nya typen av Wi-Fi-standarder som dyker upp på 60GHz-bandet. Dessa kallas ofta WiGig och skiljer sig från traditionell Wi-Fi på ett par punkter:

  • Den högre bärfrekvensen har svårt att ta sig genom väggar och gör att man bara täcker in ett rum per accesspunkt.
  • Bandbredden (och hastigheten) kommer vara enorm tack vare massor av tillgängligt spektrum.

WiGig är alltså framtagen för att kunna skyffla stora mängder data inom ett rum, kanske till en VR-applikation på arena. Här är överlappet med Li-Fi stort. Jämför man de båda teknikspåren så kommer Li-Fi både vara billigare och erbjuda bättre flexibilitet (integration i kameror, skärmar och så vidare) över tid.

När kommer Li-Fi?

Li-Fi erbjuds redan i dag i inomhusarmaturer där bundling med PoE-matning till varje armatur är vanligt. Bygger man ett nytt hus med denna lösning centrerar man värme till en enda plats där den kan återvinnas, minskar den totala energiförbrukningen, minskar antal parallella system man behöver tillhandahålla i byggnaden, skapar en hårdvaruplattform för sensorer och kameror utspritt i taken och man får som sagt Li-Fi-täckning överallt.

En typisk klient är i dag en USB-sticka, men tillverkare av telefoner och andra devices kommer bygga in Li-Fi-support över tid eftersom fördelarna är så många och nyttan så stor. Bilden nedan visar att Apple experimenterade med detta redan för flera år sedan.

Under hösten kommer jag skriva fler bloggar om trådlösa teknologier och IoT. Hör gärna av dig om det är något område du är intresserad av så försöker vi få med det på listan.