Il Wi-Fi è già vecchio

Un chip millimetrico velocissimo usa l’infrarosso per trasmettere dati

C’è una regola non scritta che governa le telecomunicazioni da decenni: se vuoi più velocità, devi pagare in energia. Più banda, più calore, più watt. Vale per le reti mobili, vale per il Wi-Fi, vale quasi ovunque. Un team dell’Università di Cambridge ha appena dimostrato che quella regola può essere infranta: il sistema si chiama Li-Fi – Light Fidelity – e usa la luce infrarossa invece delle onde radio per trasmettere dati. Il cuore del progetto è un chip di meno di un millimetro che contiene 25 laser in miniatura, detti VCSEL (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser): i laser a infrarossi già ampiamente usati nei data center e nelle tecnologie di rilevamento perché efficienti e capaci di operare ad altissima velocità. Nel test, 21 dei 25 laser erano attivi, ognuno trasmettendo tra 13 e 19 gigabit al secondo individualmente. Combinati, il sistema ha raggiunto una velocità totale di 362,7 gigabit al secondo.

Per capire cosa significa: il Wi-Fi 6 ha una velocità massima teorica di 9,6 Gbps ma nella pratica è molto meno. Questo chip lo supera di 38 volte – e nelle condizioni migliori per il Wi-Fi, non peggiori. La parte che ribalta tutto, però, non è la velocità ma l’energia: le misurazioni hanno mostrato un consumo energetico di circa 1,4 nanojoule per bit trasmesso, circa la metà rispetto alle principali tecnologie Wi-Fi in condizioni simili. Non è un’ottimizzazione marginale ma un’inversione totale del rapporto che diamo per scontato tra prestazione ed energia.

Come funziona – e perché è diverso dal Wi-Fi

Il Li-Fi non è un’idea del tutto nuova: fu Harald Haas Van Eck, professore di Ingegneria a Cambridge, a coniare il termine Li-Fi durante un TED Talk Global nel 2011 intitolato “Wireless data from every light bulb” –  in italiano, dati wireless da ogni lampadina – un intervento che ha ormai superato i 2,7 milioni di visualizzazioni online. Da allora, il suo laboratorio ha pubblicato una serie continua di ricerche e avanzamenti sul tem. Questo del quale scriviamo è il più significativo in termini di densità e rendimento energetico. Il problema classico del Li-Fi multi-beam, infatti, è l’interferenza: più fasci di luce che si sovrappongono producono rumore e degradano il segnale. Per risolverlo, i ricercatori hanno progettato un sistema ottico che sagoma e dirige con precisione ogni fascio: un array di microlenti allinea prima la luce di ogni laser; ulteriori lenti organizzano poi i fasci in una griglia strutturata di aree di illuminazione quadrate sulla superficie ricevente. Il risultato è nei test: una distribuzione della luce con oltre il 90% di uniformità sull’area illuminata a due metri di distanza, che consente di assegnare fasci diversi a utenti diversi nella stessa stanza. Il team ha anche dimostrato la capacità multi-utente attivando simultaneamente più laser: in un test con quattro fasci simultanei, ogni connessione è rimasta stabile, con una velocità combinata di circa 22 gigabit al secondo. Il sistema non è ancora al suo massimo, comunque: le prestazioni dei test erano limitate dalla larghezza di banda del foto-ricevitore commerciale usato nell’esperimento. Con ricevitori più avanzati, lo stesso sistema potrebbe potenzialmente raggiungere velocità ancora più elevate.

Cosa succede adesso

I ricercatori sottolineano che il Li-Fi non è pensato per sostituire il Wi-Fi o le reti cellulari, ma per affiancarli. Sistemi simili potrebbero essere integrati in soffitti, plafoniere o access point wireless, garantendo connessioni veloci, sicure ed efficienti a molti utenti contemporaneamente. Il vantaggio aggiuntivo, rispetto al Wi-Fi, è che la luce non attraversa i muri, il che significa meno interferenze tra ambienti contigui e, in teoria, reti naturalmente più sicure. I candidati d’uso immediato sono gli ambienti in cui molti dispositivi competono per la stessa banda: ospedali, data center, sale conferenze, fabbriche connesse. Il chip è sufficientemente piccolo da poter essere integrato in uno smartphone.

Nella storia del Li-Fi, la tecnologia sviluppata da Haas e dal suo team è già in uso in aree dove le radiofrequenze sono indesiderate, tra cui ospedali e scuole. Con questo risultato, il divario tra prova di laboratorio e infrastruttura reale si è fatto molto più stretto.