FACULTAD DE INFORMATICA Y CIENCIAS APLICADAS ESCUELA DE INFORMATICA CATEDRA DE REDES ASIGNATURA: INTERNET I TEMA: REDES LI-FI CATEDRATICO: ING. VICENTE ANTONIO ZARCEÑO JACO
ALUMNO
Carnet
BORJA NERIO, BRYAN AMILCAR
17-6627-2013
LOPEZ MELGAR JUAN RAMON
17-4089-2013
ORELLANA BARRERA,HOVED ISAI
17-4872-2011
SECCION: 01 SAN SALVADOR, VIERNES 25 DE MAYO DEL 2018.
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Contenido Contenido ........................................................................................................................................ 2 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................................... 3 OBJETIVO GENERAL ............................................................................................................................. 4 OBJETIVOS ESPECÍFICOS .................................................................................................................. 4 MARCO TEORICO ................................................................................................................................. 5 Desarrollo ........................................................................................................................................ 6 Historia ............................................................................................................................................ 7 Punto de acceso a Internet ............................................................................................................. 9 Dispositivos ..................................................................................................................................... 9 Elementos de trasmisión ............................................................................................................... 10 Ventajas y desventajas .................................................................................................................. 10 El Smartphone, un gran receptor para Li-Fi .................................................................................. 13 MARCO REFERENCIAL ....................................................................................................................... 15 CONCLUSIONES ................................................................................................................................. 16 BIBLIOGRAFIA .................................................................................................................................... 17 ANEXOS ............................................................................................................................................. 18
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INTRODUCCIÓN
Li-Fi o Light Fidelity, es una nueva tecnología, que posiblemente cambiará el mundo de las telecomunicaciones. las telecomunicaciones. LiFi LiFi fue inventado por el Profesor el Profesor Harald Haas quien llama a Li-Fi como "los datos "los datos a través de la iluminación la iluminación", ", esta idea surgió de la transmisión de datos por fibra fibra óptica, lo óptica, lo que Haas hizo fue utilizar la luz la luz como medio transmisor de datos, pero sin un cable conductor, sino por medio de un LED (Light Diode Emiter) que va variando su intensidad y de esta manera generando 1s y 0s lógicos. Haas afirma que Li-Fi es mucho más seguro más seguro que Wi-Fi puesto que «si usted no puede ver la luz, no puede acceder a los datos». Algunos de los expertos en telecomunicaciones, y el mundo entero, se han atrevido a llamar a esta nueva invención como "el Wi-Fi del futuro" debido a su rápida interacción rápida interacción de datos, Li-Fi supera las expectativas que se vive en el día a día con las diferentes conexiones a Internet. Li-Fi ha probado ser mucho más rápido que otros sistemas otros sistemas de transmisión de datos que se conocen hoy en día, aparte de ser una idea ecológica, por lo que no contamina con radio frecuencias, y lo hace más seguro para la aplicación de esta tecnología en lugares que generalmente no es posible la implementación de redes de redes Wi-Fi. En la actualidad Haas está involucrado en uno de los proyectos los proyectos más grandes de Li-Fi, llamado D-Light, el cual planea expandir la tecnología Li-Fi a nivel mundial.
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OBJETIVO GENERAL
Determinar los alcances del desarrollo de la nuev a tecnología Li-Fi en las Telecomunicaciones a través de la utilización de herramientas herramientas Tecnológicas modernas que puedan facilitar el uso seguro y confiable de las redes Inalámbricas.
OBJETIVOS ESPECÍFICOS
Investigar todo lo referente a la comunicación Li-Fi, su estructura, diseño y Primeros prototipos
Determinar a través del proceso de investigación las formas de aplicación de la nueva tecnología Li-Fi a las telecomunicaciones.
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MARCO TEORICO — ) es el término usado para Lif i1 (acrónimo del término inglés light fidelity — LI-Fi LI-Fi — etiquetar a los sistemas de comunicaciones inalámbricas rápidos y de d e bajo costo, la tecnología de transmisión de datos bidireccional más rápida que el óptico wifi. El término fue usado por primera vez en este contexto por el ingeniero Harald Haas durante la Conferencia TED celebrada el año 2011 sobre la comunicación con luz visible y el subconjunto de las comunicaciones ópticas inalámbricas (OWC) y un complemento a las comunicaciones
de radiofrecuencias RF
(wifi
o redes
móviles)
o
el
sustituto
a
la radiodifusión de datos. Hasta el momento, las mediciones realizadas muestran que es 100 veces más rápido que algunas tecnologías wifi, alcanzando velocidades de hasta 224 gigabits por segundo. Consiste en una comunicación inalámbrica que utiliza la luz visible o ultravioleta cercana (UV) e infrarroja cercana (NIR) del espectro electromagnético (en lugar
de
ondas
de
radiofrecuencia),
parte
de
la
tecnología
de
comunicación inalámbrica óptica, que transporta mucha más información, y está previsto que sea la solución a las limitaciones de ancho de banda. La iluminación led se está convirtiendo en la tecnología popular de hoy, y es utilizada para iluminar hogares, edificios, empresas, negocios, etc. La tecnología Lifi pretende usar este tipo de iluminación para transmitir información hacia cualquier dispositivo perceptible a la luz led o que esté dentro del área de incidencia de esta, mediante cambios de intensidad de la luz. Por tanto, la tecnología lifi consiste en transmitir información por medio de la luz led. Lifi es un tipo de conexión a Internet que usa tecnología que se caracteriza por transmitir información a través de la luz led que podría llegar a los 10 Gbps de velocidad. Esto porque la luz se enciende y apaga hasta 10 mil millones de veces por segundo, lo que hace que se transforme la información en forma binaria (0 y 1); se aprovecha esta característica para poder enviar la información a través de la onda de la luz.
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DESARROLLO Esta tecnología OWC utiliza la luz de diodos emisores de luz (leds) como medio de comunicación para redes, móviles, comunicaciones de alta velocidad, de manera similar a wifi. En el año 2013 se preveía p reveía que el mercado de lifi crecería a una tasa anual compuesta de 82 % entre 2013 y 2018, para convertirse en un nicho de mercado de más de 6000 millones de dólares en menos de cuatro años. Las comunicaciones de luz visible, trabajan a modo de parpadeo, conectando y apagando la corriente a los leds a tal velocidad, que es imperceptible para el ojo humano. La transmisión de datos a través de ledes mediante el uso de lifi obligaría a mantener encendidas las bombillas, pudiéndose atenuar su luminosidad hasta no ser visibles para el ojo humano y continuaría estando operativa la comunicación. El no atravesar las ondas de luz las paredes hace que la distancia en las comunicaciones sean más cortas (pero por sens ores se soluciona este pequeño problema) pero a la misma vez evita muchos problemas de piratería, al contrario que la comunicación wifi. Tampoco es necesaria la comunicación en modo línea de visión directa para transmitir la señal, la luz se refleja en las paredes alcanzando una velocidad de 70 Mbit/s. Una de las ventajas de la tecnología lifi es la de poder utilizarse en zonas sensibles a las áreas electromagnéticas, como puede ser cabinas de aviones, hospitales y centrales nucleares, sin causar interferencias electromagnéticas. Ambas conexiones (wifi y lifi) utilizan el espectro electromagnético para la transmisión de datos, pero mientras que wifi utiliza ondas de radio, lifi utiliza la luz visible. Según la Comisión Federal de Comunicaciones (Federal Communications Commission, FCC) de los Estados Unidos, mientras el espectro electromagnético para el wifi se está saturando, lifi casi no tiene limitaciones de capacidad. Esto es debido a que el espectro de luz visible es 10 000 veces más largo que todo el espectro de radiofrecuencias completo. Las sucesivas investigaciones indican que se están alcanzando velocidades de transmisión superior a 10 Gbit/s, mucho más rápida que las primeras mediciones realizadas desde banda ancha durante el año 2013. Una de sus principales características es que va a resultar diez veces más barato que la tecnología wifi. En el año 2014, la empresa PureLiFi realizó una demostración del primer
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sistema lifi que tiene disponible para poner en el mercado, el Li-1º, en la muestra anual Mobile World Congress que se celebra en Hospitalet de Llobregat (Barcelona).
HISTORIA Harald Haas, profesor en la Universidad de Edimburgo, en el Reino Unido, acuñó el término "Li-Fi" en su TED Global Talk donde introdujo la idea de "datos inalámbricos de cada foco". Es el Presidente de Mobile Communications en la Universidad de Edimburgo y cofundador de la empresa empresa PureLiFi.La terminología “comunicación con luz visible”, se remonta a la década de 1980, implica la utilización de cualquier porción de luz del espectro electromagnético para transmitir información. El proyecto D-Light, promovido por Harald Haas, iniciado en el año 2010, fue financiado hasta el año 2012 por la Digital Communications del Instituto de Edimburgo. Harald Haas, dio a conocer, hizo promoción, de esta nueva tecnología durante la Conferencia TED en el año 2011, a la vez que fundó una empresa para su comercialización.PureLiFi, que comenzó a conocerse como PureVLC, se establece como fabricante de equipos originales, la firma para comercializar c omercializar los productos lifi para integrarlos inte grarlos en los sistemas de iluminación led existentes.En ex istentes.En octubre del año 2011, cuatro organizaciones interesadas en la tecnología lifi fundaron el Consorcio LiFi, para promover el desarrollo y la distribución de tecnologías ópticas inalámbricas en las comunicaciones, la navegación, interfaces naturales de usuario y otros campos. Numerosas compañías ofrecen servicios unidireccionales de comunicación de luz visible, que es distinto a Li-Fi — término término establecido por el comité de estandarización IEEE 802.15.7r1 — . La tecnología de comunicación de luz visible se expuso en el año 2012 utilizando el novedoso lifi. En agosto del año 2013, se demostró que con un solo led se podían transmitir más de 1,6 Gbps. En septiembre del año 2013, se publicó una noticia en los periódicos que anunciaba que la tecnología lifi y los sistemas de comunicación de luz visible en general, no dependen de una línea directa para la transmisión. En octubre del año 2013, se conoce que hay empresas de nacionalidad China que están trabajando en kits de desarrollo de lifi.
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En abril del año 2014, la empresa rusa Stins Coman anunció el desarrollo de una red local inalámbrica lifi llamado BeamCaster. Sus módulos transfieren datos a una velocidad de 1,25 gigabytes por segundo, aunque tienen previsto alcanzar velocidades de hasta 5 GB/segundo en un futuro próximo. En febrero del año 2015 un nuevo récord fue establecido por la Universidad de Oxford, alcanzando una velocidad de transmisión de datos de 224 Gbps a través de un espectro de luz emitida por las lámparas led. Normas Como la tecnología wifi, la lifi es inalámbrica y utiliza protocolos similares IEEE 802.11; con la diferencia de que se comunica mediante luz visible, que tiene un ancho de banda mucho más amplio, en lugar de las ondas de radiofrecuencia. El protocolo de comunicación mediante luz visible es el que establece el IEEE 802. Aunque el estándar IEEE 802.15.7 está obsoleto ya que no considera los últimos avances tecnológicos sobre comunicaciones ópticas inalámbricas, en particular con la introducción de métodos de modulación óptica múltiple por división de frecuencias ortogonales (OFDM) que se han optimizado para velocidades de datos, acceso múltiple y eficiencia energética. La introducción de OFDM significa que se requiere una nueva unidad para la normalización de las comunicaciones inalámbricas ópticas. No obstante, el estándar IEEE 802.15.7 802 .15.7 define la capa física (conocido por las siglas PHY del inglés physical layer) y la capa de control de acceso al medio (conocido por las siglas MAC del inglés Media Access Control). El estándar es capaz de ofrecer suficiente velocidad de datos para transmitir servicios de audio, vídeo y multimedia. Teniendo en cuenta la movilidad de transmisión óptica, su compatibilidad con la iluminación artificial presente en infraestructuras, y la interferencia que pueda generarse por la iluminación ambiente. Los permisos de capa MAC utilizando el enlace con las otras capas como con el protocolo TCP/IP. El estándar define tres capas PHY con diferentes tipos:
La capa PHY que se estableció para uso al aire libre y trabaja desde 11,67 kbit/s a 267,6 kbit/s.
La capa PHY II permite alcanzar velocidades de datos a partir de 1,25 Mbit/s a 96 Mbit/s.
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La capa PHY III se utiliza para muchas fuentes de emisiones con un método de modulación particular llamada modulación por desplazamiento de color (CSK). PHY III puede ofrecer velocidades de 12 Mbit/s hasta 96 Mbit/s
Los formatos de modulación reconocidos por PHY I y PHY II son de modulación digital de amplitud (conocidos como OOK, acrónimo en inglés de “on“on-off keying”, Manipulación Encendido-Apagado) y modulación por posición de pulso variable (conocido como PPM, acrónimo de “Pulse Position Modulation”). La codificación La codificación Manchester utilizada para las capas PHY I y PHY II incluye la señal reloj dentro de los datos transmitidos mediante la representación de un valor 0 con un símbolo OOK “01” y un valor 1 con un símbolo OOK “10”.
PUNTO DE ACCESO A INTERNET El sistema lifi usa una luz normal acoplada a una conexión a Internet que permite enviar datos a un receptor instalado en una computadora, lo que según sus desarrolladores resultaría en una conexión mucho más rápida que la que actualmente proporciona el wifi wifi.. Aunque por el momento los prototipos a la venta tienen demasiados accesorios, se prevé que pronto reduzcan su tamaño y se conviertan en un serio competidor del WiFi en el mundo del Internet inalámbrico.
DISPOSITIVOS El lifi a diferencia del wifi utiliza menos elementos para la trasmisión y recepción de la señal, por lo que constituye en una ventaja ya que su instalación es más sencilla y más eficiente.
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ELEMENTOS DE TRASMISIÓN
Se utilizan lámparas led que se encienden y se apagan tan rápido, que el cambio de luz no es perceptible por el ojo humano, lo cual se transforma en ondas de luz que son las que se utilizan para la emisión de los datos.
Al lado de la bombilla se instala un modulador el cual se encarga de variar la onda de la señal, para poder ser enviada
ELEMENTOS DE RECEPCIÓN
Para la captura de la señal se utilizan foto receptores, estos elementos son capaces de captar la variación de la intensidad de la luz, y convertirlos en corriente eléctrica
VENTAJAS Y DESVENTAJAS Algunas de las ventajas que podemos citar son:
La velocidad de transmisión de datos es muy alta puede ir desde los 15 Mb/s hasta los 20 Gb/s
No existe la interferencia con elementos de radio frecuencia ya que su medio de trasmisión es la luz, por lo que se puede pued e usar en lugares donde el wifi no llega
No requiere de circuitos ni n i antenas o receptores complejos, c omplejos, ya que lifi utiliza métodos de modulación parecidos a los infrarrojos
Al mismo tiempo que se ilumina un lugar se puede tener señal de lifi, lo que supondría un ahorro de energía
Puede permitir conexiones bajo el agua o en aviones, y otros lugares donde ahora no se puede tener señal.
Aún existen algunas desventajas dentro de las que podemos destacar
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Las ondas de luz visible no traspasan objetos, como sí lo hacen las ondas de radio, por lo que sí existe una interferencia se pierde la señal
El alcance del haz de luz de los leds no es muy amplia solo alcanza 5 o 10 metros
Li-Fi es el nombre popular de una tecnología de comunicaciones ópticas que lleva investigándose más de 100 años y que consiste en transmitir datos a frecuencias
de entre
400 y 800 THz (es decir, en el espectro visible de los humanos) en espacio abierto. Pretende ser capaz de transmitir información con elementos de iluminación convencionales (bombillas LED) al mismo tiempo que se ilumina una estancia, y añadiendo únicamente uno pocos elementos baratos y fáciles de fabricar a las bombillas actuales. Básicamente se necesita un
modulador en la parte transmisora que apagará y encenderá
el foco de luz muy rápidamente (de forma imperceptible para los humanos), creando así los ceros y unos binarios, y un
fotodiodo en la parte de recepción (por ejemplo en el móvil)
que recoge los cambios de luz y los pasará otra vez al dominio eléctrico. Las primeras versiones utilizaban lámparas fluorescentes con las que se alcanzaban velocidades de unos pocos Kbps. Más tarde se empezaron a usar LEDs, capaces de apagarse y encenderse más rápido, con más potencia, multiplicando las velocidades finales. Pero no fue hasta que en 2011 el profesor Harald
Haas de la Universidad de
p rimer dispositivo que él denominaba Li-Fi transmitiendo a 10 Edimburgo mostró el primer Mbps, cuando empezamos a ver el verdadero potencial de la tecnología. Haas señaló entonces que en poco tiempo sería posible incrementar la velocidad hasta 500 Mbps (supuestamente el que se consideraba límite físico de esta tecnología). Posteriormente el Fraunhofer Institute de Berlín mostró sus avances y señalaron que podrían
llegar a 800 Mbps. Y las investigaciones continúan con propuestas que
quieren llegar
a los 15 Gbps(1,88 GBps) a medida que vayan optimizando el
funcionamiento tanto de la parte emisora como de la receptora.
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¿Para qué se pueden usar estas comunicaciones Li-Fi? Pues principalmente para transmitir
datos de alta velocidad al mismo tiempo que se ilumina una habitación. Li-Fi tiene numerosas ventajas. Para empezar, no satura la parte del espectro usado actualmente por otros sistemas como WiFi en sus diferentes versiones, ya que usa luz visible. La información llega por el haz de luz de los LEDs, con lo que podemos o bien crear un haz disperso que proporcione una cobertura amplia o bien un haz muy fino que ilumine pequeñas regiones y transmita datos de forma más direccional. Esto permite un
mayor
control sobre a quién están llegando los datos en cada momento y permite redes de corto alcance más seguras. También se puede usar para
transmitir grandes volúmenes de datos entre equipos o a
dispositivos multimedia. Por ejemplo, podemos enviar un vídeo del móvil a un televisor de forma rápida o copiarlo a un disco duro de red sólo con apuntar teléfono a la tele o al disco duro durante unos segundos, como ahora hacemos con el mando a distancia para cambiar de canal (que por cierto también usa una variante de "Li-Fi" basada en infrarrojos). Sin embargo, no todo son ventajas. El
principal inconveniente de la tecnología es su
reducido alcance, que de momento se sitúa en unos pocos metros (típicamente unos 10) y que la
cobertura se corta cuando un objeto se interpone en el haz de luz. Basta con
pasar la mano por el haz h az de luz o mover el terminal fuera de él para p ara que la transmisión se corte, como podéis apreciar en el siguiente vídeo:
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EL SMARTPHONE, UN GRAN RECEPTOR PARA LI-FI
Aunque la tecnología de Li-Fi puede aplicarse a cualquier dispositivo de comunicaciones fijo y móvil, es en el teléfono inteligente donde puede encontrar un gran potencial, tanto dentro como fuera del hogar. Dentro porque permite redes sencillas, potentes y teóricamente baratas que pueden llegar a todos los rincones de una habitación por
medio
de una bombilla en el techo. Y fuera porque son una estupenda opción para desplegar
sistemas de información ad-hoc
sin usar WiFi, con información personalizada que llegará directamente a nuestros terminales. Por ejemplo, hace unos días os comentábamos una alternativa a los códigos QR que podría usar esta tecnología por luz visible para llevar información a los móviles. Pero ya se piensa en instalar
Li-Fi en lugares de gran afluencia de público, como en
bibliotecas, museos, estadios deportivos, centros comerciales, etc. Por ejemplo, imaginad el caso típico de que vamos a la compra y al pasar por un pasillo, bajo una luz que aparentemente es normal, o junto a un producto específico nos llega una alerta al móvil de que está rebajado. O si queremos conocer más detalles sobre sus características y funcionamiento, simplemente estando bajo la luz que lo ilumina podemos entrar en su ficha técnica y ver vídeos demostrativos del producto. Pero además, Li-Fi puede usarse
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en elementos del
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mobiliario urbano, como en farolas, marquesinas, etc. y como sistema de publicidad en los negocios del barrio. Por supuesto, para que todo esto sea posible es
necesario que los móviles cuenten con
sistemas de recepción de esta luz LED instalados preferiblemente en la parte frontal de los terminales. Empresas como Oledcomm y Sunpartner ya trabajan en ello y parece que tienen listo un prototipo de terminal presentado el pasado otoño y cuyo funcionamiento básico podéis ver en el siguiente vídeo: Li-Fi es, por tanto, una interesante tecnología con mucho potencial de futuro que probablemente empecemos empe cemos a ver ve r insistentemente a partir de este 2015. Es barata,
rápida,
relativamente sencilla, no satura el espectro electromagnético habitual y promete altas velocidades de transmisión con poco
consumo de batería. Vamos, el Santo Grial de las
comunicaciones móviles a corta distancia.
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CONCLUSIONES
Li-Fi es una tecnología innovadora que podría tener distintas y variadas aplicaciones en diferentes campos, lo cual hace muy buena su rentabilidad, su rentabilidad, puesto que es económica su implementación comparada con las formas de comunicación que se conocen hoy en día. Esta invención también abrirá puertas a nuevas áreas que no han sido exploradas por falta de un recurso que permita la navegación y comunicación segura por Internet, a parte de su gran velocidad y seguridad mejorada. Es accesible para la mayoría de personas en el mundo. Li-Fi se convertirá el mundo de las comunicaciones en algo accesible para todas las personas, por su bajo costo y fácil implementación, además de que es mucho más veloz, seguro y eficiente que los otros tipos de acceso a Internet que conocemos en la actualidad. Uno de los mejores beneficios de Li-Fi es que su información se puede transmitir en paralelo, lo cual aumenta la velocidad a gigabits por segundo.
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BIBLIOGRAFIA
América Li-Fi. Disponible en: http://www.americalifi.com/wp/
BBC NEWS. Disponible en: http://www.bbc.com/news/ technology-24711935
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