Li-Fi: internet uit je lampen, hoe werkt het?

Anno 2022 is het moeilijk om ons nog een wereld in te beelden zonder draadloos internet. Elk huis of kantoor beschikt over zijn eigen wifinetwerk, als het er al niet meerdere zijn. Ook wanneer we niet thuis zijn, maken we nog altijd gretig gebruik van 4G of 5G voor het opzoeken van informatie, beluisteren van muziek of spelen van games. Ondanks zijn sterke mate van inburgering in onze geesten is wifi echter niet de enige manier waarop we draadloos informatie kunnen versturen van onze router naar onze computer of smartphones.

Naast de gekende radiogolven waar wifi mee werkt, kan je ook informatie verzenden via lichtgolven. Maak kennis met Li-Fi. Het staat voor ‘light fidelity’, en werd als systeem voor het eerst gedemonstreerd in 2011. Tijdens een TEDtalk in Edinburgh deed de Duitse professor in mobiele communicatie Harald Haas zijn eerste visie op Li-Fi uit de doeken. Vier jaar later, in 2015, toonde hij voor het eerst een werkend prototype waarbij lichtstralen een video verstuurden naar een ontvangende computer. Dankzij het prototype werd de eerste kennismaking met Li-Fi plots iets heel tastbaars.

Hoe werkt Li-Fi nu juist? Om eerlijk te zijn is het geen volstrekt nieuwe technologie of manier voor het versturen van informatie, maar wel gewoon een doorgedreven verderzetting van iets bestaands. Het grote verschil met wifi zit hem in de fysieke eigenschappen van de manier waarop informatie, dus de eentjes en nulletjes die onze gegevens opmaken, verstuurd wordt. Wifi zorgt voor een draadloze internetverbinding door middel van radiogolven tussen het zendstation en de ontvanger. Als je nu bijvoorbeeld thuis zit op een laptop die met een wifi-verbinding met jouw router verbonden is, dan bevinden deze onzichtbare golven zich overal om je heen. Net als bij wifi maakt Li-Fi gebruik van bepaalde golven om informatie te verzenden. Het grote verschil is dus dat het hier om lichtgolven gaat.

Bij Li-Fi maak je gebruik van visible light communication (VLC), in het kort gewoon lichtpulsen, om de informatie te verzenden. Als je een lamp inschakelt met aan de andere kant een lichtdetector, dan kan deze ontvanger het binnenkomende licht omzetten in een signaal. Indien je deze lamp nu snel aan en uitzet, kan je het binnenkomen van nullen en eentjes simuleren. Gewone lampen zijn daar niet voor geschikt, maar gelukkig zijn ledlampen halfgeleiders waarbij je de lichtoutput tegen hoge snelheden kan laten wisselen. Deze lichtschommelingen zijn niet voor het blote oog zichtbaar, waardoor je er dus niets van zal merken. De ontvanger zal dit omzetten naar een functionerende internetverbinding. Dit systeem werkt in twee richtingen, zowel uplink als downlink, en kan voor een snelle data-overdracht zorgen.

Licht in de duisternis

We beschikken nu allemaal reeds over een doorgaans goed functionerende wifi-verbinding, thuis of op kantoor. Waarom zouden we dan zomaar moeten overstappen op Li-Fi? Gelukkig beschikt Li-Fi over een hele waaier aan voordelen die het een zeer interessante technologie maken. Een van de belangrijkste kenmerken van Li-Fi is dat het veel sneller is in het versturen van data. Wifi-netwerken zijn voor hun snelheden afhankelijk van de standaarden waarop ze data versturen. Een van de meest gebruikte standaarden momenteel is 802.11ac, en deze heeft in de praktijk vaak een gemiddelde snelheid van 200 Mbps. Bij de komst van meer geavanceerde standaarden, zoals bij Wi-Fi 6 met 802.11ax, haal je iets van 2 Gbps. Bij Li-Fi ligt dit echter wel een beetje hoger.

Testen toonden aan dat Li-Fi-netwerken in staat zijn om 224 Gbps te halen, wat in vergelijking met ons wifi-netwerk thuis of op kantoor astronomisch snel is. Wil je graag een boel grotere bestanden downloaden, maar geen zin om te wachten? Dankzij Li-Fi wordt dat slechts een kwestie van seconden. De kans dat alledaagse Li-Fi-netwerken deze snelheden zullen halen, is niet zo gigantisch groot, maar het toont je al wel dat de lat hiermee aanzienlijk hoger komt te liggen. Waar de radiogolven van wifi soms iets van interferentie kunnen krijgen door externe actoren zoals elektromagnetische impedantie, is dat bij Li-Fi niet het geval. Dit kan ervoor zorgen dat Li-Fi een valide alternatief is in situaties waar deze verstoringen vaak aanwezig kunnen zijn. Denk bijvoorbeeld aan ziekenhuizen of vliegtuigen waar dit inderdaad een probleem is.

Met Li-Fi zijn die mogelijke problemen al op voorhand van de baan. Li-Fi is bovendien een zeer efficiënt systeem. De signalen worden verstuurd door ledlampen, die gekend zijn voor hun energie-efficiëntie. Daardoor zal het hele systeem alvast minder energie vragen dan jouw standaardset-up met een router en modem. Een bijkomend gegeven hier is dat veel woonplaatsen en kantoren reeds over ledlichten beschikken, waardoor het technisch gezien niet enorm ingrijpend zou moeten zijn om de technologie toe te passen in de huidige infrastructuur. Je kan zelfs elke lamp een apart IP-adres geven om zo verschillende netwerken op te stellen en te beheren. Dit moet je in een waaier aan opstellingen voldoende flexibiliteit geven om je netwerk te beheren.

Een bijkomend voordeel is dat Li-Fi geen last heeft van de zogenaamde ‘spectrum crunch’. Hiermee verwijst men naar het feit dat een wifi-verbinding werkt met een bepaalde radiofrequentie. Het bereik van de verschillende frequenties die ergens beschikbaar zijn, is echter beperkt. Het radiospectrum is immers niet eindeloos groot. En hoe meer consumententoestellen er komen, hoe minder van deze frequentie uiteindelijk beschikbaar zal zijn. Omdat Li-Fi hier met zijn lichtgolven helemaal niet afhankelijk van is, vormt het dan ook een uitstekend alternatief om dit steeds groeiende probleem te omzeilen. Li-Fi belooft ook veel meer privacy. Waar het niet ondenkbaar is dat iemand buiten jouw huis erin slaagt om toch nog toegang te krijgen tot jouw wifinetwerk, is dat bij Li-Fi al wat moeilijker. Zodra je de rolluiken naar beneden doet en er geen licht meer buiten komt, hebben hackers ook geen toegang meer tot je netwerk. Zo eenvoudig kan het zijn.

Schaduwzijde

Enkele van de grote nadelen van de technologie komen door de fysieke eigenschappen van licht. Om te beginnen heb je altijd toegang nodig tot de lichtbron. Licht kan niet zomaar door muren, wat van elk beetje obstructie een onoverkomelijk obstakel maakt. Dit zorgt ervoor dat je doorheen heel jouw woning of werkplek deze ledlampen voor jouw netwerk zal moeten installeren. Ook bij plaatsen waar je bijvoorbeeld iets van stof, mist of rook hebt, zal Li-Fi niet altijd optimaal blijken. Een ononderbroken internetverbinding vraagt een ononderbroken ontvangen van licht. Het lijkt een banaal iets, zeker omdat we de draadloze eigenschappen van wifi gewoon zijn, maar in de praktijk is het wel een gigantisch probleem dat de hele opzet van de technologie fnuikt.

Daarnaast moet je er ook wel steeds een beetje op letten dat je niet teveel verstoring krijgt door externe lichtbronnen. Ook al heb je geen last van radiogolven, toch kan ander licht roet in het eten gooien. Als de lichtontvanger bijvoorbeeld plots een portie zonlicht binnenkrijgt, dan zit je mogelijk met wat storingen op jouw internetverbinding. Als je je bijvoorbeeld een kantoorruimte inbeeldt waarbij elke lamp aan het plafond een eigen poort is met een uniek IP-adres, dan kan je je ook al inbeelden dat dat voor jouw ontvanger soms een kakafonie aan impulsen kan geven, dus ook hier zal interferentie wel een zorg zijn. Om over de beste Li-Fi-verbinding te beschikken, zal je bovendien heel je huis moeten volhangen met ledlampen, die wel te allen tijde aan moeten blijven. Waar we in onze regionen reeds vaak last hebben van lichtvervuiling, lijkt deze technologie dat probleem enkel te zullen versterken.

Overstappen op Li-Fi zal ook niet zonder prijskaartje komen. Ook al beschik je misschien over ledlampen, toch zal je aardig wat moeten investeren om deze ook op jouw netwerk aan te sluiten. Wifi is met al zijn toestellen inmiddels al ingeburgerd en ook doorgaans niet zo duur meer, waardoor het een eenvoudige keuze is.

Er zijn nu inmiddels enkele jaren gepasseerd, en Li-Fi heeft zijn grote doorbraak nog niet gehad. Sporadisch duiken er eens berichten op over interessante toepassingen van de technologie, maar daar lijkt het echter volledig bij te blijven. Zolang er niet meer aandacht aan wordt besteed, zal het ook altijd maar in die niche blijven hangen. Producten worden steeds gemaakt met wifiverbindingen in het achterhoofd, waardoor ze niet over de nodige Li-Fi-infrastructuur zullen beschikken en altijd achterop blijven hinken, ondanks de bergen potentieel die de technologie wel heeft, al is het in zijn eigen, specifieke veld.

Onzekere toekomst

Het lijkt dus niet heel erg waarschijnlijk dat Li-Fi ooit dé grote vervanger van wifi zal worden. Als je het ons vraagt, dan is dat met zijn praktisch moeilijk op te lossen obstakels (helaas) ook niet meteen iets waar snel verandering in zal komen. Er bestaan bedrijven die reeds Li-Fi-oplossingen en -producten verkopen waar je als bedrijf of particulier mee aan de slag kan, gaande van gespecialiseerde lampen en ontvangers, usb-stick-receivers voor laptops en controllers, tablets met de nodige hardware, tot bureaulampen. Ook Philips zou hier in 2018 mee van start zijn gegaan, maar ook op dat front blijft het akelig stil.

De kans is echter groot dat je hier allemaal waarschijnlijk nog nooit van gehoord hebt, en dat is dan ook geen wonder. Het wil wel niet zeggen dat we Li-Fi zomaar mogen afschrijven. Er zijn nu eenmaal wel enkele sterke pluspunten, zoals de geweldige snelheid en eenvoudige, relatief goedkope implementatie van het systeem in sommige toepassingen. Er zijn zeker enkele situaties waar we dit wel een toekomst zien krijgen, zoals de  ziekenhuizen die we eerder al aanhaalden, waar wifi aan het kortste eind trekt.

Het is een volwaardig alternatief voor de gekende technologieën, maar wel enkel in specifieke gevallen. Dit houdt in dat het dus nog wel even in zijn eigen niche zal blijven zitten. Een toekomst waarbij we ’s nachts allemaal onder een lantaarnpaal zullen staan om een filmpje te kunnen bekijken is en blijft waarschijnlijk een ‘wat als?’-scenario. Wifi blijft nog wel even de onbetwistbare koning, maar stiekem hopen we toch op een dag zelf met deze technologie aan de slag te kunnen gaan. We zouden maar wat graag ons licht eens kunnen opsteken om alle praktische voor- en nadelen in levenden lijve te mogen ondervinden.