SECRETARIA DE COMUNICACIONES Y … Oficial . Comunicaciones y Transportes,
COMUNICACIONES ÓPTICAS POR LUZ VISIBLE · Comunicaciones unidireccionales o bidireccionales de...
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COMUNICACIONES ÓPTICAS POR LUZ
VISIBLE
“La tecnología Li-Fi se hace portable y
ubicua”
Jorge Higuera Portilla, PhDSenior Researcher @LEDMOTIVE
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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
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INDUSTRIA DE LA ILUMINACION: TENDENCIAS
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LEDificación
Conectividad
IoT
HCL
Control espectral
2015 2020 2025
Eficiencia
energética
Iluminación
sostenible
Bienestar
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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
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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
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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%
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ESPECTRO ELECTROMAGNETICO
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gamma-rayX-ray
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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
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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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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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Jorge Higuera Portilla 16
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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17
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
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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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19
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)
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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
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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
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“La luz es la clave del bienestar” Le Corbusier
“Da luz y la gente encontrará el camino”Ella Baker
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GRACIAS POR SU ATENCIÓN!!