Nuovo record trasmissione dati attraverso la luce, fino a 2 Gb/s


    Poco più di un anno fa una tecnologia wireless chiamata Li-Fi ha spopolato, dimostrando di essere 100 volte più veloce della velocità media del wi-fi durante i primi test nel 'mondo reale'. A differenza del wi-fi, che è basato su frequenze radio, la tecnologia Li-Fi (light fidelity) utilizza un sistema molto più veloce basato sulla luce visibile. Un gruppo di ricercatori in Arabia Saudita ha appena sviluppato un materiale nanocristallino che può trasmettere dati 40 volte più velocemente di tutti i dispositivi Li-Fi esistenti.

     

    Immagine 1 - Un materiale nanocristallino converte un fascio di luce laser blu in un fascio di luce bianca per la comunicazione dati. Credit: KAUST 2016Immagine 1 - Un materiale nanocristallino converte un fascio di luce laser blu in un fascio di luce bianca per la comunicazione dati. Credit: KAUST 2016

     

    L'invenzione del Li-Fi è stata accreditata all’esperto di comunicazione scozzese Harald Haas dell'Università di Edimburgo quando nel 2011 ha dimostrato per la prima volta che la luce intermittente emessa da un singolo diodo a emissione di luce (più comunemente LED) era in grado di trasmettere molti più dati rispetto a una torre per la telefonia mobile.

    La tecnologia di cui stiamo parlando si basa sulla cosiddetta comunicazione a luce visibile (o VLC, visible light communication), utilizza le frequenze della luce visibile comprese tra 400 e 800 terahertz (THz).

    Ritorno del codice Morse?


    Utilizzando queste frequenze di luce, la tecnologia Li-Fi funziona come una forma incredibilmente complessa del codice Morse. Attraverso l’emissione di luce intermittente da parte di un LED è possibile generare e trasmettere dati in codice binario. La luce intermittente emessa dal LED è estremamente elevata tale da risultare impercettibile dall'occhio umano.

    Immaginiamo di avere smart LED installati nella nostra casa e sui soffitti dell’ufficio: tutti i dispositivi come computer, telefoni, stampanti e altri dispositivi elettronici attualmente connessi tramite onde radio verrebbero connessi tramite LED. Si avrebbe così un duplice vantaggio: eliminazione delle onde radio e illuminazione degli spazi.

     

    Immagine 2 - Schema di un possibile collegamento Li-Fi in un ufficio

    A Novembre dello scorso anno, un team di ricercatori della società estone Velmenni è riuscito a portare per la prima volta questa tecnologia fuori dal laboratorio. La tecnologia è stata sperimentata in uffici e ambienti industriali vicini, la velocità raggiunta è stata di 224 Gigabit al secondo.

    Non solo la velocità raggiunta è stata 100 volte più veloce della velocità media di un sistema wi-fi ma si trattava dell'equivalente di 18 film da 1,5 GB ciascuno scaricati ogni secondo.

    Raggiunto un nuovo limite di velocità

    I ricercatori della King Abdullah University of Science and Technology in Arabia Saudita hanno capito come portare la tecnologia li-fi al livello successivo, impostando un nuovo limite di velocità.

    Molti dispositivi VLC si basano su LED che emettono luce bianca. Questi dispositivi funzionano utilizzando diodi blu che vengono combinati con fosfori, una parte della radiazione risultante viene convertita in luce rossa e verde.

    Se combiniamo insieme la luce rossa, verde e blu otteniamo la luce bianca, lo stesso principio viene utilizzato per illuminare le nostre case attraverso le luci a LED, il display del telefono cellulare e il monitor del computer portatile.

    «La tecnologia VLC che utilizza luce bianca generata in questo modo è limitata a circa 100 milioni di bit al secondo» scrive uno dei ricercatori del team, Boon Ooi.

    La ragione di tale limite è dovuta al fatto che il tempo impiegato per accendere e spegnere un LED è nettamente inferiore rispetto al tempo necessario per convertire la luce blu in luce bianca.

     

    Questo aspetto limita la larghezza di banda massima dei dispositivi Li-Fi basati su LED di circa 12 megahertz (MHz).

    «Il tasso a cui la luce può accendersi e spegnersi è importante perché rappresenta il metodo che viene utilizzato per comunicare attraverso la luce LED» scrive Oberhaus.

    «Accendendo e spegnendo il LED più velocemente di quanto l'occhio sia in grado di vedere è possibile comunicare in codice binario con un ricevitore - più velocemente avviene questa transizione e maggiore sarà l’ampiezza di banda, ciò determina la quantità di informazioni che può essere trasportata».

    Il team del dott. Ooi ha deciso di utilizzare qualcosa di completamente diverso per il dispositivo Li-Fi, nanocristalli di CsPbBr3, combinato con una soluzione di nitruro di fosforo.

    Quando i nanocristalli vengono colpiti da una luce laser blu emettono luce verde mentre il nitruro emette luce rossa, come risultato finale si ottiene luce bianca.

    Scenari

    I ricercatori sostengono che il nuovo dispositivo può produrre questa reazione ad una frequenza di 491 MHz ed è in grado di trasmettere dati a una velocità di 2 miliardi di bit al secondo, 40 volte più veloce rispetto al limite assoluto che si ottiene utilizzando il fosforo.

    I ricercatori dovranno comunque dimostrare questo risultato applicandolo nel 'mondo reale' come hanno fatto l’anno scorso i ricercatori estoni. La tecnologia Li-Fi sembrerebbe aver comunque guadagnato una credibilità impressionante ancor prima di essere diffusa nella vita quotidiana di ognuno di noi.

    La ricerca è stata pubblicata sulla rivista fotonica ACS Photonics.

     

    Riferimento

    Perovskite Nanocrystals as a Color Converter for Visible Light Communication

     

    Ibrahim Dursun†, Chao Shen‡, Manas R. Parida†, Jun Pan†, Smritakshi P. Sarmah†, Davide Priante‡, Noktan Alyami†, Jiakai Liu†, Makhsud I. Saidaminov†, Mohd S. Alias‡, Ahmed L. Abdelhady†, Tien Khee Ng‡, Omar F. Mohammed†, Boon S. Ooi*‡, and Osman M. Bakr*†

    †Solar and Photovoltaics Engineering Research Center and ‡Photonics Laboratory, Computer, Electrical, and Mathematical Sciences and Engineering (CEMSE), King Abdullah University of Science and Technology (KAUST), Thuwal 23955-6900, Kingdom of Saudi Arabia ACS Photonics, 2016, 3 (7), pp 1150–1156

    DOI: 10.1021/acsphotonics.6b00187 Publication Date (Web): May 31, 2016



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