COMUNICACIONES ÓPTICAS POR LUZ VISIBLE · Comunicaciones unidireccionales o bidireccionales de...

COMUNICACIONES ÓPTICAS POR LUZ

VISIBLE

“La tecnología Li-Fi se hace portable y

ubicua”

Jorge Higuera Portilla, PhDSenior Researcher @LEDMOTIVE

INDICE

1. Industria de la iluminación: Tendencias

2. Tecnologías LED

3. Conectividad: LC – VLC- Li-Fi - FSO

4. Comparación Wi-Fi Vs Li-Fi

5. Arquitectura de una red Li-Fi

6. Estándares

7. R&D, fabricantes, patentes y productos

8. Factores humanos

9. Control espectral: estimulación circadiana

Jorge Higuera Portilla 2

INDUSTRIA DE LA ILUMINACION: TENDENCIAS

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LEDificación

Conectividad

IoT

HCL

Control espectral

2015 2020 2025

Eficiencia

energética

Iluminación

sostenible

Bienestar

Jorge Higuera Portilla 4

Source: Trends in smart lighting for the Internet of Things

LEDificación: TECNOLOGIAS LED

LED Material Aplicación

LED RGB Inorgánico (rojo – verde –

azul)

Iluminación general, LiFi, LED-ID,

VLC

LED PC Inorgánico InGaN + YAG Iluminación general, LiFi, VLC

OLED Orgánico Iluminación interiores, displays

Micro-LED Inorgánico GaN Dispositivos móviles, TVs

5

LEDificación: Tendencias

Jorge Higuera Portilla

Source: Philip Smallwood, co-chair of Strategies in Light and director of research at Strategies Unlimited presenting at the The LED Show conference, March 1 – 3, 2016

6

CONSUMO GLOBAL DE ELECTRICIDAD

– Iluminación ResidencialSource: DOE, Buildings Energy Data Book,

Table 2.1.5, March 2012.

http://buildingsdatabook.eren.doe.gov/Chapt

erIntro2.aspx.

Jorge Higuera Portilla

– Iluminación ComercialSource: DOE, Buildings Energy Data Book,

Table 3.1.5, March 2012.

http://buildingsdatabook.eren.doe.gov/ChapterInt

ro3.aspx.

Lighting

14%

ESPECTRO ELECTROMAGNETICO

Jorge Higuera Portilla 7

gamma-rayX-ray

TECNOLOGIAS LC – VLC – Li-Fi - FSO

LC

Comunicaciones ópticas

Experiencia de usuario similar a la tecnologías de radiofrecuencias

Permite la movilidad y acceso de múltiples usuarios

VLC

A. G. Bell demostró el primer sistema VLC en 1880. Fotófono de Luz.

Comunicaciones unidireccionales o bidireccionales de baja velocidad < 20Mb/s

Comunicaciones inalámbricas P2P y multipunto

Experiencia de usuario similar a la tecnología de redes de área personal

Li-Fi

Comunicaciones bidireccionales de alta velocidad por luz visible

Ancho banda mayor que WiFi (>1000). BW: 400 THz (780 nm) and 800 THz (380 nm)

Experiencia de usuario similar a la tecnología IEEE802.11 (WiFi)

Permite la movilidad e incluye handover y acceso de múltiples usuarios

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FSO

Comunicaciones ópticas de espacio libre (Free Space optical communications)

Luz visible / Infrarroja. LED / Laser

CONECTIVIDAD: VLC – Li-Fi. APLICACIONES

V2V / V2I

Retail

Home

Localización en interiores

Comunicación P2P

IoT

Redes LAN seguras

Videoconferencia

Industrias 4.0

Realidad virtual / aumentada

Espacios sensibles Hospitales

VLC LiFi

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10Jorge Higuera Portilla

11Jorge Higuera Portilla

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13Jorge Higuera Portilla

14Jorge Higuera Portilla

15Jorge Higuera Portilla

VENTAJAS TECNOLOGIA Li-Fi

Vo

lum

en Anualmente se venden aprox 550 M

luminarias LEDs

Comunicaciones móviles crecimiento

anual 50%

Infraestructura existente

Coexistencia con redes Wireless

LAN

Infr

ae

str

uctu

ra

En

erg

ía

No supone gastos adicionales a los

requeridos para iluminación

(13% del consumo de electricidad y

5% emisiones CO2).

Fuente: Banco Mundial. 2016Esp

ectr

o

Espectro libre sin licencias

Regulación actual solo hasta 3 THz

Source: Statista 2019

Previsión volumen de trafico de datos móvilesMillones de Terabytes

20M TB

30M TB

40M TB

60M TB

80M TB

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COMPARACION Wi-Fi Vs Li-Fi

Problema Solución 1 Solución 2

Wi-Fi Li-Fi

Confinamiento ✓

RF interferencia ✓

Banda espectral Cada vez mas

llena

Adicional VLC/IR

Wi-Fi Cobertura celdas Li-Fi Cobertura micro-celdas

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ARQUITECTURA DE UN RED LI-FI

Jorge Higuera Portilla

Métricas:

Velocidad de transmisión

Latencia

Banda Espectral 380nm – 780nm

Li-Fi

Downlink

IR Uplink

POE /PLC

18Jorge Higuera Portilla

ESTANDARIZACION

VLC

(< Volumen)

LiFi / Mass Market

(>Volumen)

Bajas velocidades

(protocolos simples )

Alta velocidad

( protocolos complejos )

Optical Camera

Communications in

802.15.7m

- Limited MAC

relevance

IEEE 802.15.13

- MAC 802.15

IEEE802.15.7

IEEE 802.11bb

- MAC 802.11

Source: IEEE

Multi-Gigabit/s

Optical Wireless up to 10 Gbit/s

up to 1 Gbit/s

up to 96 Mbit/s

up to 100 Kbit/s

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R&D - FABRICANTES - PATENTES

– Fraunhofer HHI (Alemania)

– OSRAM(Alemania)

– PureLiFi (UK)

– Oledcomm (Francia)

– Lucibel (Francia)

– Signify (Holanda)

– LightBee VLC (España)

Jorge Higuera Portilla

VLNcomm (USA)

LVX(USA)

General electric (USA)

Acuity Brands, Inc. (USA)

LightPointe Communications (USA)

Panasonic (Japon)

Samsung (Korea)

Huawei (China)

2010

2012

20142016

2019

20

ECOSISTEMA DE PRODUCTOS

Jorge Higuera Portilla

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FACTORES HUMANOS

– CRI

– Parpadeo

– CCT

– Deslumbramientos

– Efectos Fotobiológicos

– Efectos no visuales ipRGCs (Photosensitive Retinal Ganglion Cells)

– Riesgos de la luz azul

– UNE-EN 62471:2010 Photobiological safety of lamps and lamp

system

– CIE 026/E:2018 System for Metrology of Optical Radiation for ipRGC-

Influenced Responses to Light

Jorge Higuera Portilla

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CONTROL ESPECTRAL: ESTIMULACION CIRCADIANA

Jorge Higuera Portilla

Iluminación Li-Fi de espectro

sintonizable

Melatonina

Cortisol

Alerta

Presión sanguíne

a

Temp. corporal

Coordinación

Tiempo de

reacción

“La luz es la clave del bienestar” Le Corbusier

“Da luz y la gente encontrará el camino”Ella Baker

Jorge Higuera Portilla 23

GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!

jhiguera@ledmotive.com