El Profesor Thomas DC Little (Universidad de Boston) del Smart Lighting Engineering Research Center es el co-autor del artículo editorial invitado publicado en la edición de abril 2015 de IEEE Wireless Communications focused on Visible Light Communications. (Comunicaciones inalámbricas basadas en Comunicaciones de Luz Visible ). A continuación reproducimos este artículo.

El área de las Comunicaciones de Luz Visible (VLC) es un campo emergente de las comunicaciones ópticas que se centra en la parte del espectro electromagnético que los seres humanos pueden ver. Existe ya gran parte de trabajo en comunicaciones ópticas, optimizadas principalmente para un mejor rendimiento de la capacidad y la transmisión en fibra. Sin embargo, el uso del espectro visible ha ganado interés debido a su disponibilidad y la facilidad a la que puede ser modulado usando LED. Los factores de demanda recientes como consecuencia de la floreciente industria móvil y la rápida evolución de la iluminación basada en LED también están impulsando este interés. Aquí, y en este número especial, se describe el contexto de VLC, sus beneficios únicos, y el estado de las contribuciones a la investigación técnica de los trabajos reunidos.

Factores de demanda

El potencial de VLC está siendo impulsado por la creciente adopción de dispositivos móviles. La demanda de capacidad inalámbrica como predijo recientemente Cisco (Cisco VNI, febrero 2015) indica un crecimiento de 10 veces en el tráfico móvil en los próximos cinco años. Pero en el mismo período de tiempo, la velocidad del operador de telefonía móvil se prevé que crezca sólo un 9 por ciento. Debido a que más del 70 por ciento de todo el tráfico móvil se produce en lugares de interior, y mucho se produce en ubicaciones fijas, hay una gran oportunidad para descargar el tráfico a los puntos de acceso localizados como puntos WiFi o células pequeñas. La clave de esta tecnología es la colocación de los puntos de acceso allí donde los usuarios móviles están activos, así como también dar abasto para tanto volumen de datos en estos espacios interiores poblados. Es en el ámbito del gran volumen de datos existente donde la VLC puede proporcionar ventajas significativas sobre las tecnologías Radio Frecuencia (RF). La VLC puede proporcionar muy altas velocidades de datos cuando se utiliza directamente como un medio direccional. Siempre que se la combine con una misión de iluminación es decir proporcionar luz, la VLC resulta ideal para cuando existan seres humanos en estos espacios interiores debido a que consumen luz al mismo tiempo que consumen datos.

Creatividad de Renesas sobre soluciones de redes de sensores inalambricos: Las aplicaciones que se anticipan para la tecnologia VLC. Las lámparas LED pueden ofrecer más que solo luz: pueden encenderse y apagarse de forma instantánea e imperceptible al ojo humano para transmitir de manera segura datos de red en modo inalámbrico. Esta capacidad VLC tiene muchas aplicaciones potenciales tal como se muestra en la figura.

Fundamentos de la VLC y beneficios

En su forma básica, la VLC utiliza la luz cuya intensidad es modulada para transmitir datos. Los LED son de bajo costo, rápidos, y están siendo ampliamente adoptados en la iluminación, y por lo tanto la VLC es la elección ideal en sistemas de iluminación que utilizan LED. Debido a su eficiencia en comparación con otras fuentes de iluminación, los LED se encuentran en muchas aplicaciones de iluminación y de display (pantallas) incluidos semáforos, pantallas planas, e instrumentación. En este sentido, todas las aplicaciones basadas en LED entran en la categoría de tecnologías «verdes». En cuanto a las comunicaciones, los LED son «rápidos» en el hecho de que puedan tener su intensidad modulada muy rápidamente (orden del MHz), mucho más rápido que la iluminación convencional. En un receptor, las señales son detectadas como intensidades a través de «detección directa» utilizando un foto-detector que puede ser muy barato. Los formatos de modulación en VLC varían ampliamente, y su optimización bajo diferentes escenarios de aplicación se ha convertido en un área muy activa de investigación. Este trabajo es único porque a diferencia de la modulación de RF, las señales ópticas son unipolares debido a la naturaleza de la señal de intensidad modulada. La VLC tiene algunas características interesantes que son únicas para los sistemas de comunicaciones ópticas. Los sistemas basados ​​en luz están confinados por paredes opacas y por lo tanto mejoran la seguridad y mejoran la reutilización del canal en células densamente empaquetadas (por ejemplo, salas adyacentes en una oficina). Sin embargo, esto no significa que la VLC es una estricta tecnología que solo funciona en la línea de visión; se ha demostrado que la VLC también funciona cuando la luz en una habitación está intensamente obstaculizada. Tampoco la VLC interfiere con la RF; La VLC puede ser añadida a una red existente sin introducir nueva interferencia. Por otra parte, en los casos en que las señales de RF se perciben como un peligro, por ejemplo, en los hospitales, los aviones, las minas, o como «contaminación» por RF, las VLCs se pueden aplicar como una alternativa práctica.

Debido a sus propiedades de direccionalidad y contención, la VLC es también un buen candidato para las comunicaciones de campo cercano (Near Field Communications- NFC). La VLC es también un competidor para proporcionar «indoor» GPS ( GPS en interior).

El posicionamiento y localización basados en la luz se están estudiando por una variedad de investigadores como potencialmente más precisos y más fácilmente desplegadas que las técnicas RF o acústicas.

Futuro y resumen

¿Qué depara el futuro para VLC? Aunque tradicionalmente la VLC había sido concebida como una técnica de sustitución de cable punto-a-punto, existen muchos trabajos que resaltan que la VLC tiene el potencial para aumentar las comunicaciones celulares, proporcionando un medio para reducir los tamaños de las celdas en las comunicaciones celulares e incluso sin incurrir en costos de instalación demasiado significativos al combinarse con la infraestructura de iluminación existente. Esto es especialmente importante ya que la investigación actual en 5G sugiere que los tamaños de celdas típicas miden alrededor de 50 m, lo que planteará desafíos graves en el despliegue de banda ancha y de infraestructuras. A medida que los LED desplacen cada vez más a la iluminación incandescente en los próximos años, se espera que las aplicaciones generales de tecnología VLC incluyan el IoT (  Internet-de las –cosas), el acceso inalámbrico a Internet, las comunicaciones de vehículo a vehículo, radiodifusión y comunicación desde letreros LED, comunicaciones de máquina a máquina, sistemas de posicionamiento y navegación. La larga vida útil de las luces LED supone la sustitución muy poco frecuente de las luces, lo que resulta en la necesidad de nuevos modelos de negocio en la industria de la iluminación, y asistimos ya a la introducción de modelos de la “ Luz Como Servicio “ (Light as a Service- LAAS), especialmente en lo que se refiere a la adopción de la nueva integración de la iluminación como dispositivos controlables, cada uno con su propia dirección de Internet.

Fuente: ERC, IEEE

El trabajo completo se puede encontrar en este enlace de IEEE:

IEEE Wireless Communications focused on Visible Light Communications.