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May 12, 2024

Wi

So wie Wi-Fi Funksignale zum Kodieren von Informationen verwendet, ist Li-Fi für unglaublich schnelle Datenraten auf Licht angewiesen. Jetzt könnte ein neuer IEEE-Standard für Li-Fi, der auf dem IEEE-Standard für Wi-Fi (802.11) basiert, Abhilfe schaffen

So wie Wi-Fi Funksignale zum Kodieren von Informationen verwendet, ist Li-Fi für unglaublich schnelle Datenraten auf Licht angewiesen. Jetzt könnte ein neuer IEEE-Standard für Li-Fi, der auf dem IEEE-Standard für Wi-Fi (802.11) basiert, dazu beitragen, dass sich das Unternehmen ähnlich wie Wi-Fi auf der ganzen Welt ausbreitet, wobei die neuen Geräte die etabliertere Technologie ergänzen, anstatt mit ihr zu konkurrieren.

Li-Fi nutzt Variationen der Lichtintensität zur Datenübertragung. Die Veränderungen erfolgen so schnell, dass sie für den Menschen nicht wahrnehmbar sind.

Lichtwellen haben Frequenzen, die mehr als 1.000-mal größer sind als Radiowellen. Das bedeutet, dass sie mehr als 1.000 Kanäle mehr für die Kommunikation ermöglichen, was deutlich mehr Bandbreite für Daten ermöglichen kann. Gleichzeitig erfährt Li-Fi im Gegensatz zu Wi-Fi- und 5G-Geräten keine Störungen durch konkurrierende Funksignale.

„Als die Leute zu verstehen begannen, dass wir nicht für Li-Fi gegen Wi-Fi argumentieren, sondern eine ergänzende Nutzung beanspruchen, erkannten sie wirklich die Vorteile der Verwendung von Licht.“ – Dominic Schulz, Fraunhofer HHI

„Li-Fi wird eine enorme Menge an Bandbreite für neue Anwendungsfälle hinzufügen“, sagt Alistair Banham, CEO von pureLiFi mit Sitz in Edinburgh, dem Unternehmen, das den Vorsitz der IEEE-Arbeitsgruppe hinter dem neuen Standard innehatte.

Derzeit sind Li-Fi-Geräte in der Lage, rasante Geschwindigkeiten von 1 Gbit/s zu erreichen. Untersuchungen deuten außerdem darauf hin, dass mit einer Multiplexing-Strategie, bei der Daten auf den roten, grünen und blauen Kanälen gleichzeitig in einer weißen LED kodiert werden, Geschwindigkeiten von 100 Gbit/s erreicht werden können. Mehrere Leuchten können ein einziges Netzwerk bilden, sodass man sich im Raum von Leuchte zu Leuchte bewegen kann, ohne die Verbindung zu unterbrechen. Zwischen Empfänger und Sender ist nicht immer eine klare Sichtlinie erforderlich – auch Reflexionen von Wänden und anderen Oberflächen können Daten übertragen.

Der neue Standard für Li-Fi, IEEE 802.11bb, soll einen globalen Rahmen für den Einsatz lichtbasierter Geräte bieten, die miteinander kompatibel sind. Es wurde im Juni ratifiziert.

„Bei der Entwicklung eines Standards kann es manchmal sehr schwierig sein, eine gemeinsame Basis zu finden. Es müssen verschiedene Leute zusammenkommen, alle Experten auf ihrem Gebiet mit unterschiedlichen Technologieansätzen, und am Ende kann im Standard nur eine Lösung spezifiziert werden“, sagt Dominic Schulz, Leiter der Li-Fi-Entwicklung am Berliner Fraunhofer HHI -basiertes Unternehmen, das die Erstellung des Standards unterstützt hat. „Wir mussten auch mit allen großen Wi-Fi-Unternehmen zusammenarbeiten und sie am Ende von den Vorteilen von Li-Fi überzeugen. Aber als die Leute zu verstehen begannen, dass wir nicht für Li-Fi gegen Wi-Fi plädieren, sondern eine ergänzende Nutzung beanspruchen, erkannten sie wirklich die Vorteile der Nutzung von Licht.“

Entscheidend ist, dass der Standard so entwickelt wurde, dass Li-Fi neben Wi-Fi funktioniert. Mit der Light Antenna ONE von pureLiFi – dem weltweit ersten Gerät, das dem neuen Standard entspricht – sieht Li-Fi beispielsweise einfach so aus, als wäre es ein anderes WLAN-Band. Das Modul ist nur 14,5 Millimeter breit – kleiner als ein Cent – ​​und für die Integration mit vorhandenen Wi-Fi-Chipsätzen in Smartphones, Tablets, Fernseher, Virtual-Reality-Headsets und mehr konzipiert. Es können Datenraten von 1 Gbit/s oder mehr aus einer Entfernung von 20 Zentimetern bis 3 Metern erreicht werden.

„Wir ermöglichen die Interoperabilität von Li-Fi und Wi-Fi und positionieren Li-Fi als ergänzende und additive Technologie zum bestehenden Ökosystem“, sagt Banham.

Für die vielen Geräte, die keine Li-Fi-Antennen eingebaut haben, gibt es mit dem NEON-Modul des Fraunhofer HHI einen Dongle, der über USB an Laptops und andere Geräte angeschlossen werden kann. „Es ist etwa so lang und breit wie eine Kreditkarte, etwa einen halben Zoll dick und wiegt etwa 60 Gramm, sodass es sich sehr wie eine externe SSD-Festplatte anfühlt“, sagt Schulz. „Es kann einen Downlink von 1 Gbit/s und einen Uplink von etwa 100 Mbit/s erreichen.“

Für Heim-, Büro- und andere Innenanwendungen verfügt pureLiFi über das Li-Fi Cube Gateway, einen tragbaren Hotspot, der per Plug-and-Play über Ethernet, Powerline oder Power over Ethernet mit einem Netzwerk verbunden werden kann. Es entspricht dem neuen Standard, kann eine Verbindung mit bis zu 250 Mbit/s liefern und kann auf einem Tisch aufgestellt, auf einem verstellbaren Ständer ruhen oder an der Decke, Wand oder einem Regal montiert werden.

Es gibt auch Outdoor-Anwendungen für Li-Fi – es kann sogar bei Sonnenlicht funktionieren. Das Fraunhofer HHI verfügt über eine Outdoor-Li-Fi-Punkt-zu-Punkt-Verbindung, die 1 Gbit/s über 100 Meter und 500 Mbit/s über 200 Meter liefern kann.

„Das scheint vielleicht keine allzu große Reichweite zu sein, aber bedenken Sie in einer dichten städtischen Umgebung, wie viel Zeit und Kosten es kosten würde, neue Glasfaserkabel von einem Gebäude zum anderen zu verlegen, im Vergleich zu 1 Gbit/s innerhalb von Minuten“, sagt Schulz. „Sie können es für Ad-hoc-Ereignisse oder für die Notfallwiederherstellung beispielsweise nach einem Erdbeben verwenden, wenn alles kaputt ist. Sie können ein Verbindungsnetzwerk sehr flexibel, einfach und kostengünstig aufbauen und es funktioniert auch bei schlechtem Wetter. Es kann auch für die Fahrzeug-zu-Fahrzeug-Kommunikation verwendet werden – beispielsweise zwischen LKWs in einem Zug.“

Eine Einschränkung von Li-Fi besteht darin, dass das Licht nicht durch Wände dringt, sodass jeder Raum in einem Haus oder Büro eine Li-Fi-Lampe benötigen würde. Andererseits kann dies zu einer verbesserten Privatsphäre gegenüber potenziellen Abhörern führen. In diesem Sinne hat pureLiFi sein Kitefin Li-Fi-System entwickelt, das speziell für Verteidigungsanwendungen entwickelt wurde, zu dessen Kunden unter anderem die US-Armee in Europa zählt.

„Dies war eine großartige Möglichkeit, Li-Fi in einem Markt zu etablieren, der hochsichere, robuste Kommunikation mit viel Liebe zum Detail und hochwertiger Bereitstellung erfordert“, sagt Banham.

Ein zukünftiges potenzielles Feature für Li-Fi ist die hochpräzise Positionierung. „Das ist vielleicht nicht die beste Zukunft für den Heimgebrauch, aber wenn man sich beispielsweise industrielle oder medizinische Fälle ansieht, kann sich eine wirklich präzise Positionierung mit einer Genauigkeit im Subzentimeterbereich in Krankenhäusern oder Fabrikhallen als nützlich erweisen, während aktuelle Positionierungstechnologien oft darunter leiden.“ „In Innenräumen“, sagt Schulz.

Letztlich könne man sich vorstellen, dass die LED-Leuchten, die heute häufig in Haushalten und Büros zu finden sind, Daten, die über elektrische Leitungen übertragen werden, per Stromleitung übertragen könnten, bemerkt Schulz. „Der neue Standard macht es wirklich möglich, Licht für den drahtlosen Zugang zu nutzen und gleichzeitig von den sehr anspruchsvollen Funktionen von WLAN für die mobile Kommunikation zu profitieren“, sagt Schulz. „Es zeigt ein großes Potenzial, das Beste aus zwei Welten in einer Hybridlösung zu vereinen.“