Light Fidelity

Bereits heute steht fest: LiFi wird die Art und Weise, wie wir privat und kommerziell kommunizieren, verändern.

| Signify
24.01.2020 Fachinformation 139 0

Netz mit Licht und Schatten

Die Kommunikation über Fest- und Mobilfunknetz wird künftig durch ein drittes Netz ergänzt: Das Lichtnetz. Die ebenfalls drahtlose Technologie dafür heißt Light Fidelity (LiFi). Noch führt sie ein Schattendasein, aber Experten rechnen 2022 mit dem Durchbruch und einem riesigen Wachstumspotenzial.

Kontakt

Chefredakteurin VDE dialog
trulifi

TrulifiZuverlässige Datenverbindung auch unter schwierigen Betriebsbedingungen: Die kombinierte LiFi- und 5G- Technik „Trulifi“ der Firma Signify kommuniziert auch unter Wasser mit bis zu 250 Mbit/s. 

| Signify

Bereits seit 2005 wird an der Datenübertragung mit Licht geforscht. Zunächst hat diese Technologie eher ein Schattendasein gefristet und galt als „Underdog“-Erfindung. In den letzten Jahren aber konnte sich die Light Fidelity (LiFi) oder auch VLC (Visi­ble Light Communication) langsam als ernst zu nehmende Konkurrenz zum elektromagnetischen WiFi-System etablieren. Die Datenübertragung mit LiFi geschieht mit sichtbarem Licht. Als Sender dient eine LED-Leuchte, welche die Daten über ein spezielles nahe platziertes oder integriertes Modem erhält. Das Modem selbst empfängt die Daten entweder direkt über die Stromleitung mit Powerline-Technologie oder über Ethernet. Als Empfänger dient heute ein externer USB-Dongle, der mit einem integrierten Infrarotsender mit der Leuchte bidirektional kommuniziert.

Der Begriff LiFi lehnt sich – schon rein phonetisch – an WiFi an und wurde 2011 von Prof. Dr. Harald Haas, einem deutschen Forscher und Inhaber des Lehrstuhls für mobile Kommunikation an der Universität Edinburgh, geprägt. Zuvor, im eingangs erwähnten Jahr 2005, hatte Prof. Dr. Suat Topsu die Kommunikation mit LED-Lampen als Sender und Fotodioden als Empfänger in einem Labor der Universität Versailles entwickelt. Er realisierte damals die Kommunika­tion zwischen fahrenden Autos mit Licht: vom Scheinwerfer zum Stopplicht.

Die Vorteile von LiFi gegenüber den heute benutzten Funktechnologien, insbesondere WLAN, sind bestechend: Lichtkommunikation ist lizenz- und gebührenfrei, Daten werden schneller und sicherer übertragen, das limitierte und hoch ausgelastete HF-Frequenzspektrum bei 2,4 und 5 GHz wird umgangen, elektromagnetische Strahlung wird reduziert und der Energieverbrauch fällt deutlich geringer aus. Der Schwachpunkt der Technologie liegt in der zwingend nötigen Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger. Anders als WLAN kann LiFi nämlich nicht Wände durchdringen. Insgesamt aber schätzen die Experten, dass die Vorteile deutlich überwiegen und dass schon bald LiFi-Technologie in Notebooks und Smartphones integriert sein wird.

Technologie mit riesigem Marktpotenzial

So verwundert nicht, dass der Wettbewerb der Industrienationen um die Technologiehoheit bereits im vollen Gange ist. Laut einer Studie von Grand View Research Inc. soll sich das globale Marktvolumen für LiFi/VLC- Produkte von 455 Millionen Dollar in 2015 auf über 100 Milliarden Dollar in 2024 vervielfachen. Die Marktforscher von Allied Market Research erwarten sogar ein Marktvolumen von 115 Milliarden Dollar bis 2022. Das entspricht einem jährlichen Wachstum von 117 Prozent. Aktuell dominiert Nordamerika mit rund 40 Prozent den LiFi-Markt, wird aber von der Konkurrenz aus Asien bedrängt – denn die stärksten Markttreiber sind insbesondere die großen Elektronikmärkte in China und Japan. An dritter Stelle reiht sich Europa ein mit Großbritannien als größtem Markt, gefolgt von Deutschland.

Um LiFi aus seinem Schattendasein herauszuholen, gründeten im Juni 2019 elf Firmen, darunter Lucibel, Nokia, pureLiFi und Velmenni, in Luxemburg die LiFi Alliance, um den LiFi-Absatz global zu fördern. Die Mission hinter der Allianz: einen konstanten, fokussierten und präzisen Ansatz zur Weiterbildung des Marktes voranzutreiben, um die Vorteile, Anwendungsfälle und Zeitpläne der Lichtkommunikation hervorzuheben.

Reges Interesse an LiFi in den USA und Europa

Zum Einsatz kommen soll LiFi vor allem dort, wo aus Sicherheitsgründen Funktechnologien nicht eingesetzt werden dürfen. Die US-Armee schätzt LiFi deshalb, weil die damit übertragenen Informationen zum Beispiel in einem Gefechtsstand nur sehr schwer abzuhören sind. Die amerikanische Marine arbeitet mit einigen Herstellern an TALON (Tactical Line-of-Sight Optical Network), bei dem LiFi für die Kommunikation von Schiff-zu-Schiff und Schiff-zu-Küste eingesetzt werden soll. Solch ein System besitzt das Potenzial, Lücken in der Kommunikationsinfrastruktur zu füllen, insbesondere für die Übertragung von ISR-Daten (Intelligence, Surveillance and Reconnaissance). Die LiFi-Fähigkeiten wurden gemeinsam mit der Johns-Hopkins-Universität in Maryland auf dem nukleargetriebenen Flugzeugträger USS Carl Vinson praktisch getestet.

Auch in Deutschland wird intensiv an der Kommunikation mit Licht geforscht. Seit 2014 entwickelt das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin unter der Leitung von Dr. Volker Jungnickel LiFi-Lösungen. Jungnickel ist überzeugt: „Li-Fi wird sich durchsetzen.“ Grund für den Optimismus gibt es, wie die kürzlich erfolgte Vorstellung von „LED Backhaul“ bewies. Das gemeinsam mit dem japanischen Industriepartner Sangikyo Corporation entwickelte System ermöglicht Datenraten bis zu 750 Mbit/s. Bei IOSB- INA aus Lemgo wird mit dem vom BMWi geförderten Projekt „Visible Light in der Produktion“ die Verfügbarkeit, Skalierbarkeit, Echtzeitfähigkeit, Energieeffizienz, Sicherheit und Lokalisierbarkeit im Produktionsumfeld untersucht. Das Fraunhofer-Ins­titut für Photonische Mikrosysteme in Dresden entwickelt seit Jahren LiFi-Produkte wie Li-Fi GigaDock und Li-Fi HotSpot für die unterschiedlichsten Anwendungen und Echtzeitanforderungen und erreicht damit Datenraten bis 12,5 Gbit/s.

Frankreich erprobt LiFi bereits in verschiedenen praktischen Anwendungen, etwa bei LiFi-Installation in den Netzwerken lokaler Stadtverwaltungen und der öffentlichen Beleuchtung mit LiFi LEDs. Ähnlich wie Vodafone (siehe Kasten) unterstützt der Mobilfunkbetreiber Orange die LiFi-
Technologie und drängt seine Lieferanten dazu, LiFi-Empfänger in die nächste Smartphone-Generation zu implementieren. Und im Oktober 2019 hat Air France mit einem Airbus A321 den ersten kommerziellen Flug mit LiFi-Datendiensten durchgeführt. Auch Boeing arbeitet zusammen mit Panasonic und Samsung an neuen Technologien für die Unterhaltung und den Internetzugang in der Passagierkabine. „LiFi ist eine neue Technologie mit sehr großem Potenzial“, kommentiert Eric Peyrucain, Leiter Digitale Transformation bei Airbus, das Interesse an dieser Technologie. Viele weitere praktische Anwendungen für LiFi sind denkbar, insbesondere an Orten, wo heute aus Sicherheitsgründen wie zum Beispiel in explosionsgefährdeten Räumen Funktechnologien nicht eingesetzt werden dürfen. Dafür erwarten die Experten schon in Kürze marktreife Lösungen und weitere Smartphones mit integrierter LiFi-Technologie.

Bereits heute steht fest: LiFi wird die Art und Weise, wie wir privat und kommerziell kommunizieren, verändern.

 

Gerhard Kafka arbeitet als freier Fachjournalist für Telekommunikation in Egling bei München.


LiFi und 5G: Gemeinsam besser

Vor allem in Kombination mit 5G kann LiFi die Kommunikation weiter verbessern. Die Vorteile haben auch Mobilfunkanbieter wie Vodafone erkannt. Das Unternehmen entwickelt gemeinsam mit Signify, dem weltweit führenden Anbieter von Beleuchtung, Anwendungen und Lösungen, die sowohl über Funksignale als auch über Lichtwellen eine sichere und zuverlässige drahtlose Zwei-Wege-Kommunikation mit sehr hohen Geschwindigkeiten gewährleisten.

Auch für die Industrie und das Internet der Dinge (IoT) bietet die Kombination von 5G und LiFi Vorteile. Hochverfügbare Systeme sind damit besser gegen Netzausfälle geschützt, weil beide Technologien unabhängig voneinander funktionieren. Die enorm hohen Datenraten bieten der Industrie außerdem minimale Latenzzeiten: Maschinen und Fahrzeuge lassen sich sozusagen per Befehl in Lichtgeschwindigkeit orchestrieren.

Diese Vorteile sind vor allem in der hochautomatisierten Industrie-4.0-Umgebung relevant. In dem vom Bundesministerium für Bildung und Forschung geförderten Forschungsprojekt „fast vpn“ wird daher eine passende Netzwerkinfrastruktur für Industrie 4.0 erarbeitet. Ziel ist die Definition einer effizienten, intuitiven und sicheren Echtzeit-Netzinfrastruktur für kleine und mittelständische Unternehmen.