En los últimos tiempos la demanda de las comunicaciones inalámbricas ha crecido exponencialmente, lo que conlleva a una apresurada saturación del espectro radioeléctrico y a pensar en el uso de bandas sin licencia para solucionar el problema, en este contexto surge una alternativa para comunicaciones ópticas inalámbricas a alta velocidad llamada LiFi.
Una de las principales limitaciones que presenta Wi-Fi cuando se encuentran en un ambiente cerrado es que al hacer uso de señales de radiofrecuencia estas no logran cubrir todas las zonas de manera eficiente a menos que se utilice un número elevado de puntos de acceso, además de esto las velocidades de transmisión decrecen a medida que el usuario se encuentra más distante del punto de acceso, por lo que el rango de cobertura es limitado.
En torno a estas redes de acceso indoor surge Light Fidelity o (LiFi) que hace referencia a la comunicación mediante luz visible, es decir al igual que Wi-Fi es un sistema de comunicaciones inalámbricas pero en vez del uso de ondas electromagnéticas usa como medio de transmisión la luz visible, LiFi posee gran confinamiento por lo que trabaja en áreas o zonas de cobertura muy pequeñas llamadas “atto-célula” por lo que se logra cubrir todas las zonas de un ambiente interno y el rango de cobertura está más focalizado, cada luz en el interior funciona como estación base cubriendo un área (típicamente de 1-10 m2). Dadas las propiedades que tiene la luz se reducen las interferencias y no existen señales que se pierdan o atraviesen al exterior, por lo que la seguridad también se ve mejorada.
Áreas de Aplicación y retos en VLC (comunicaciones de luz visible)
Las principales áreas de aplicación para Li-Fi son en entornos indoor (empresas, hogares), esto por la seguridad y las altas velocidades de datos que presenta.
La coordinación de interferencias en VLC Li-Fi son los principales retos de esta tecnología, esto debido a la interferencia co-canal que presentan las fuentes de luz visible en la transmisión.
Figura 1. Coordinación de interferencia en VLC.
Para evitar estos problemas se hace uso de técnicas en Comunicaciones Ópticas, como las basadas en reutilización de canal para comunicaciones Inalámbricas Infrarrojas [1], dentro de estas estrategias se puede mencionar el uso de TDMA (acceso múltiple por división de tiempo) usando OOK (on-off keying) o PPM (pulse-position modulation); FDMA (acceso múltiple por división de frecuencia) usando modulaciones por cambio de fase BPSK o QPSK; CDMA (acceso múltiple por división de código) usando OOK (on-off keying) o OOC´s (optical ortogonal codes), todas estas técnicas se usan debido a la complejidad de construir receptores sintonizables ópticamente sintonizables que tengan un amplio campo de visión. Cuando se emplean múltiples estaciones base en un solo ambiente, se debe compartir la longitud de onda del transmisor y también se deben utilizar técnicas de acceso múltiple para que las transmisiones de enlace descendente (desde las estaciones base hasta las unidades portátiles) estén coordinadas. Otra técnica para solucionar el lograr coordinación de interferencias en VLC es la de asignación de recursos con detección de interferencias basada en señalización de ráfaga de ocupado [2].
Además otra técnica importante es la de Reutilización de frecuencia fraccional FRR [4]. Donde se divide todo el ancho de banda en sub-bandas o sub-células aprovechando de mejor manera las transmisiones en el espectro óptico, a diferencia de los sistemas de reutilización de frecuencia completa utilizados habitualmente. Las principales diferencias se pueden notar en las siguientes graficas las cuales muestran las discrepancias en términos de SINR (Relación Señal Interferencia más Ruido).
Figura 2. Distribución espacial del SINR para sistema que aplica reutilización de frecuencia completa. 
Figura 3. Distribución espacial del SINR para sistema que aplica reutilización de frecuencia con factor 3.
Arquitectura usada en Li-Fi
El sistema Li-Fi usa Luz visible para enlace descendente e infrarrojo para enlace ascendente, aunque las señales de radio frecuencia (RF) también podría ser utilizado como un medio opcional para el enlace ascendente, tal y como se muestra en la siguiente figura.
Figura 4. Arquitectura usada en Li-Fi. [4]
Dado que Li-Fi utiliza luz visible como medio de transmisión y como ya se dijo anteriormente se puede usar señales de radio frecuencia para el enlace ascendente por tal motivo las redes Li-Fi pueden coexistir como red heterogénea (HetNet) y trabajar en unión con las redes Wi-Fi para de esta manera complementarse con soluciones 802.11, y ofrecer conectividad perfecta en un escenario de acceso multiusuario móvil, con velocidades de Gigabit en ambientes indoor.
Figura 5. Co-existencia Wi-Fi + Li-Fi (HetNet). [5]
CONCLUSIÓN
Vistas las limitaciones en ancho de banda y rango que presentan las redes WiFi, se puede evidenciar como las OWC(Comunicaciones Ópticas Inalámbricas) en este caso LiFi pueden mejorar en prestaciones a las redes de acceso indoor, dado que presentan mejoras tanto en cobertura cubriendo todas las zonas de un ambiente cerrado, como en velocidad y en seguridad; finalmente se vio como las redes Wi-Fi y LiFi pueden coexistir como red heterogénea (HetNet) para de esta manera complementarse, y ofrecer conectividad perfecta en un escenario de acceso multiusuario móvil.
REFERENCIAS
- G. W. Marsh, J. M. Kahn, “Channel Reuse Strategies for Indoor Infrared Wireless Communications,” IEEE Trans. on Commun., 1997.
- B. Ghimire and H. Haas, “Self Organising Interference Coordination in Optical Wireless Networks,” in EURASIP Journal on Wireless Communications and Networking, 2012.
- C. Chen, et. al., “ Fractional frequency reuse in optical wireless networks,” in PIMRC, 2013.
- Nikola Serafimovski, pureLiFi,” LiFi – light communications for 802.11”, https://mentor.ieee.org/802.11/dcn/16/11-16-0708-01-0wng-lifi-presentation-and-demo.pptxfor-802-11.pptx , November 2016.
- M. Ayyash, H. Elgala, A. Khreishah, V. Jungnickel, T. Little, S. Shao, M. Rahaim, D. Schulz, Coexistence of WiFi and LiFi towards 5G: Concepts, Opportunities, and Challenges, IEEE Communiations Magazine, Optical Communications Series, vol. 54, no. 2, pp. 64-71, February 2016
