Oktober 2020
Lifi: datacommunicatie via licht uit led’s
Bijna alle draadloze datacommunicatie gaat via radiogolven. Sinds kort is daar een nieuwe vorm bijgekomen: supersnelle communicatie via ‘licht-led’-armaturen, ook wel ‘Lifi’ genoemd. ‘Het is niet alleen een alternatief nu de bandbreedte voor radiogolven steeds voller raakt, maar ook uitermate geschikt voor veilige werkomgevingen omdat licht niet door muren kan’, zegt Ed Huibers, segment leader bij Signify.
Ed Huibers werkt al meer dan 18 jaar bij Signify, sinds de beursgang in 2018 de nieuwe naam voor Philips Lightning. De laatste 8 jaar heeft hij zich vooral bemoeid met startups binnen de internationale onderneming. Tot aan de uitbraak van het coronavirus is hij bijna de halve wereld overgevlogen om deze vorm van verlichting met datacommunicatie niet alleen in Eindhoven en Rosmalen (zijn woonplaats), maar ook in kantoren in Amerika, China en Rusland zowel letterlijk als figuurlijk op tafel te brengen. ‘Licht met datacommunicatie wordt onze nieuwe service: stabiel, inherent veilig en veel sneller dan wifi.’
Hoe ‘light fidelity’ ontstaan is? ‘8 jaar geleden wilden we via startups veel meer met licht doen, zowel met nieuwe materialen als met moderne besturingssystemen’, zegt hij. ‘In tegenstelling tot wat je zou denken, is Lifi al vrij oud: de afstandsbesturing van de tv, uitgevonden in 1955, is in feite een rudimentaire vorm van besturing op licht waarbij een led-lampje aangeeft of de tv aan of uit staat. Sinds Harald Haas, professor mobiele communicatie aan de Universiteit van Edinburgh, tijdens een ted-congres in 2011 de term ‘Lifi’ muntte, heeft Signify veel geleerd over ledlampen, draadloze besturing en dataoverdracht via licht. Nu zie je dat niet alleen andere globale spelers, zoals Osram, Panasonic, Qualcomm of Samsung, steeds meer interesse tonen, maar ook dat kleinere bedrijven op de snel toenemende vraag naar deze vorm van datacommunicatie inspringen.’
Werking
Huibers vergelijkt de werking van Lifi wel eens met een zaklamp waarmee je als kind knipperde om in morse berichten over te brengen. ‘Led’s in armaturen zijn halfgeleiders’, zegt hij. ‘Dat maakt ze uitermate geschikt om ze bij de optische uitgang te moduleren – zeg maar: uit en aan te knippen. En dat vele malen sneller dan het menselijk oog het merkt. Via een chip in het armatuur kunnen we zowel data zenden als ontvangen, met snelheden tot 250 MB/s terwijl de maximumsnelheid voor Wifi vaak op 100 MB/s ligt. Lifi is inmiddels tot een volwaardig alternatief voor Wifi uitgegroeid, met als grote verschil dat het licht als drager voor dataoverdracht fungeert. Daarin hebben we de laatste 3, 4 jaar grote slagen gemaakt. De technologie is tegenwoordig zover gevorderd dat we netwerkverbindingen over het zichtbare lichtspectrum aanbrengen en, bij lage vermogens, zelfs van infraroodlicht gebruik kunnen maken.’
‘Kanalen via radiofrequenties raken steeds voller, net zoals bij een snelweg waar opstoppingen door drukte ontstaan’, gaat hij door. ‘Met als gevolg dat Wifi aanzienlijk trager wordt of soms zelfs uitvalt. Bovendien gebruiken de basisstations van radiozendmasten veel energie: het merendeel van de stroom gaat op aan koeling, slechts een fractie voor daadwerkelijke datacommunicatie wordt ingezet. Met Lifi heb je beide problemen niet. Het zichtbare lichtspectrum heeft maar liefst minstens duizend keer zo veel capaciteit dan het volledige radiospectrum terwijl ledlampen ook nog eens zeer energie-efficiënt zijn.’
Het grote nadeel van Lifi – licht kan niet door muren – kun je volgens hem positief omdraaien. ‘Voor datacommunicatie via Lifi moet je fysiek in de ruimte aanwezig zijn, dat wil zeggen dat armatuur en ontvanger altijd in de zichtlijn moeten staan’, licht hij toe. ‘Op het eerste gezicht lijkt dat een nadeel, maar dat zorgt er wel voor dat er een stabielere, snellere en veilige vorm van dataoverdracht plaatsvindt. Het is trouwens niet zo dat de ene vorm van draadloze communicatie de andere vorm gaat vervangen. Zo is Vodafone vorig jaar begonnen om Lifi met 5G op laptops te integreren: de zwakte van de één wordt opgelost door de sterkte van de ander.’
In trein, bus of vliegtuig kan de toepassing van Lifi de nodige bedrading sterk terugdringen.
Van licht naar data
Na 2011 – toen de term Lifi door professor Haas werd gemunt – zijn de ontwikkelingen voor datalichttransfers in een stroomversnelling gekomen. Slaagde men er eerst in om het zichtbarelicht dusdanig te moduleren dat dataoverdracht überhaupt tot stand kon komen, tegenwoordig worden in het lab al snelheden van 50 GB/s bereikt en hebben de grote spelers protocollen voor industriële standaardisatie met steeds kleiner wordende componenten ontwikkeld (denk bijvoorbeeld aan chips). Medio 2017 begonnen veel grotere klanten, verspreid over de hele wereld, de voordelen van Lifi te ontdekken: was Signify tot die tijd vooral bezig met het aandragen van oplossingen voor verlichtingsvraagstukken, nu neemt Huibers in zijn acquisitiegesprekken vrijwel altijd een ict’er mee. ‘Databesturing en -communicatie hebben de prominente rol van verlichting overgenomen, vooral bij toepassingen die veilig moeten zijn’, zegt hij. ‘Je kan denken aan defensie of aan vergaderruimten in hotels en kantoren waar gevoelige informatie letterlijk niet naar buiten mag komen.’
‘Licht met datacommunicatie wordt onze nieuwe service: stabiel, inherent veilig en veel sneller dan wifi’
Open innovatie
Intussen is de volgende fase van Lifi aangebroken. ‘Sinds 2018 rollen we ‘TruLifi’ – Signify’s opvolger voor snelle en draadloze datacommunicatie – gecertificeerd op honderden locaties uit, bij banken, in kantoren en grote stadions. Vanaf het begin zijn onze klanten bij het proces betrokken, tot aan de oplevering en de resultaten aan toe. Neem bijvoorbeeld psv. In de vip-zaal en persruimte hebben we in november 2019 een razendsnelle, veilige Lifi-verbinding geïnstalleerd, net als iets eerder bij sportclub hsv in Hamburg. Zonder bedrijfsgeheimen prijs te geven, stellen we de data die zo vrijkomt, via kennisinstituten als tno ‘open source’ ter beschikking. Met open innovatie kun je immers het beste nieuwe ideeën genereren, bijvoorbeeld over encryptiesleutels ter beveiliging van privacygevoelige gegevens’, aldus de expert. ‘Lifi werkt ook veel betrouwbaarder dan Wifi in moderne industriële omgevingen, bijvoorbeeld voor bewegende objecten als fabrieksrobots en voertuigen over afstanden tot 8 à 10 m, dan is het aan ons om de juiste beveiliging en bandbreedte te vinden.
In de vip-zaal en persruimte van psv is in november 2019 een razendsnelle, veilige Lifi-verbinding geïnstalleerd.
Geen verstoringen
Lifi is ook een oplossing bij uitstek waar elektromagnetische straling verboden is of het bijna laat afweten. Niet alleen ziekenhuizen, parkeergarages en bepaalde industrietakken die gevoelige sensoren voor sturing van hun productieproces inzetten, hebben daarmee te maken, ook de luchtvaartindustrie wordt ermee geconfronteerd. Omdat Lifi echter door middel van lichtgolven via ledlampen werkt, zijn storingen op de radiofrequentieband uitgesloten. Volgens de segment leader bij Signify leidt dat gegeven – storingsvrij gemoduleerd licht – tot legio mogelijkheden. ‘We werken nu samen met Latécoère, een vooraanstaand leverancier aan de luchtvaartindustrie, om minder bedrading in vliegtuigen te installeren. Lifi is daarbij een essentieel onderdeel. Via glasfiber komt data – overgezet naar email, internet, films en videoboodschappen – bij de stoelen terecht. Daar branden led’s die de data over een afstand van maximaal enkele meters overnemen en naar de tablet, laptop of mobieltje van de passagiers doorsturen.’ Een vergelijkbare situatie gaat volgens Huibers op voor onderzeeboten die seismische onderzoeken verrichten, ledlampen aan de voor- en achterkant van elektrische auto’s die reageren op het verkeer, nieuwe straatlantaarns die emissies meten en doorgeven, gevaarlijke locaties hier te lande en in barre omgevingen, als ook vermijding van elektromagnetische smog voor mensen die daarvoor gevoelig blijken: overal waar de installatie van led’s mogelijk is, kan datacommunicatie plaatsvinden.
In het personenvervoer kunnen led’s de dataoverdracht van de laatste meters naar elke stoel overnemen.
Integrale installatie
Qua installatie is Lifi niet zo uitdagend. Elke installateur die met ledlampen werkt, kan ook makkelijk het systeem voor dataoverdracht aanbrengen. ‘Het geheim voor de bouw- en installatiesector schuilt in een integraal ontwerp waarbij verlichting, klimaatbeheersing en toegang niet langer als aparte disciplines worden bekeken’, meent de specialist. ‘Nog steeds blijven veel ontwikkelaars in de bouw uitgaan van uitsluitend de lichtinfrastructuur. Maar licht kan veel meer brengen dan enkel de 500 lx op bureaus in grote kantoren. Dat proces is uitdagend. Voor verlichting of datacommunicatie moet je andere mensen aanspreken terwijl het nu een en hetzelfde wordt.’ Huibers ziet langzamerhand een spanning optreden tussen uitgeknepen bouwkosten in Nederland en de noodzaak om dataverkeer in de hand te houden. ‘Hoe je het ook wendt of keert, datacommunicatie vormt meer en meer de basis van het ontwerp van een gebouw, zowel in het klein als in het groot’, verklaart hij. ‘Bovendien moet je ermee rekening houden dat je elke 5 jaar de netwerkarchitectuur in een modern gebouw zal moeten ‘upgraden’ om aan de laatste eisen te voldoen.’ Aan de andere kant is het ook weer zo dat Lifi meer hardware nodig heeft om naar behoren te functioneren. Huibers: ‘In tegenstelling tot Wifi zal je bij Lifi veel meer kleinere cellen moeten plaatsen omdat je met Lifi, hoe dan ook, afhankelijk blijft van de zichtlijn. Wel worden door Lifi zowel de prestaties als de veiligheid veel groter.’ De segment leader geeft onmiddellijk toe dat daaraan een fors prijskaartje hangt: Lifi is op dit moment vier tot vijf keer zo duur als Wifi.
Lichtdata als mobiele dienst
De doorbraak naar de grote consumentenmarkt komt volgens hem echter pas in het verschiet wanneer Lifi zijn intrede doet in mobiele toepassingen. ‘De hele sector werkt daar koortsachtig aan’, zegt hij. ‘We zullen daarin pas slagen door nauw te gaan samenwerken met telecombedrijven, ict en dataspecialisten die verschillende vormen van draadloze communicatie over 2, 3 jaar met elkaar zullen integreren. Ik kan me zo voorstellen dat je dan niet langer alleen voor het fysieke product, maar vooral voor de service gaat betalen, net als bij veel huidige mobiele abonnementen waar niet het product, maar de gebruikerstijd en de gewenste snelheid centraal staan: lichtdata groeit op termijn uit tot mobiele dienst’, besluit hij.
Tekst: Tseard Zoethout, freelance journalist.
Fotografie: Industrie
Meer weten over innovatieve technieken en ontwikkelingen?
Meld u dan nu aan voor onze gratis nieuwsbrief.