Lifi | helle Birnen für schnelles Internet – Vor- und Nachteile gegenüber WLAN

Was ist LiFi?

LiFi steht für „Light Fidelity“ und kann ins Deutsche als „Wiedergabe über Licht“ oder einfach „Lichtwiedergabe“ übersetzt werden.
Wir sprechen hier auch von einem optischen WLAN, weil es sich ebenfalls um eine kabellose Übertragung von Informationen an ein Endgerät handelt.

Lifi ist ein Visible Light Communication System (VLC), was bedeutet, dass Daten und Informationen über Licht bzw. Lichtwellen übertragen werden.

Die kabellose Übertragung von Informationen an ein Notebook, PC oder Smartphone ist somit nicht mehr nur über Funk, sondern mit Lifi auch über Lichtsignale möglich.

Wie funktioniert LiFi?

Die Übertragung wird durch optische Signale hergestellt, die durch eine spezielle LED erzeugt werden.
Der Wechsel, wenn eine Lichtquelle an- und wieder ausschaltet ist, geschieht so schnell, dass das menschliche Auge es nicht wahrnehmen kann. Das heißt, wir nehmen kein störendes Flackern war, sondern das Licht erscheint durchgehend konstant ohne eine Unterbrechung, weil das Umschalten millionenfach pro Sekunde geschieht.
Durch diesen Wechsel bzw. einem sehr schnellen Lichtflackern, werden Daten auf deine mobilen Geräte, etwa Notebook oder Handy, übertragen.
Aufgefangen werden die Lichtsignal durch Sensoren. Ein Beispiel hierfür ist „pure Lifi“, ein Adapter für das Notebook.

Durch eine hohe Schaltfrequenz der Lampe können Daten wesentlich rasanter übertragen werden, als man es über Funk kann. Bekanntlich ist nichts schneller als die Lichtgeschwindigkeit, somit profitieren wir bei Lifi auch hier durch eine hohen Datenübertragung.
Neben der Lampe ist der Sensor entscheiden für die Geschwindigkeit, wie es WLAN beim auch der Fall ist. Je besser die Lichtsignale auch empfangen werden, desto schneller lassen sich die Daten übertragen.
Allgemeine spricht man von einer Steigerung der Datenübertragungsrate um das 100-fache. Laborversuche haben eine Geschwindigkeit von bis zu 224 Gbit/s ergeben, was mehr als 200-fache eine AC-WLAN-Standards wäre, der ungefähr bei 1 Gbit/s liegt bzw. im Maximum bis 1,3 Gbit/s.

Unterschiede zwischen LiFi und WiFi

Der Vorteil von Lifi gegenüber einer herkömmlichen WLAN-Verbindung ist die überlegene Geschwindigkeit in der Datenübertragung. Einen Vergleich ist nicht direkt möglich, da man bei WiFi über verschiedene Standard mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten verfügt.
Außerdem stammen die gemessenen Geschwindigkeit von LiFi aus Messungen im Labor, die unter optimalen Umständen entstanden sind.

Bei dem aktuell neuen Standard mit AD-Protokoll können über eine kurze Distanz noch höhere Datenmengen als beim 802.11 ac-Standard transportiert werden. Mit den Single-Carrier-Systemen lassen sich im Maximum 4,6 GBit/s übertragen, mehr wird dem OFDM-System erreicht, womit wir bei einem Maximalwert von 6,7 GBit/s wären. Dieses höheren Übertragungswerte sind beim AD-WLAN durch eine 60-GHZ-Frequenz möglich, während wir beim AC-WLAN bei 5 GHZ sind.

 

Vergleichstabelle

IEEE Standard	Frequenz	Datenrate (brutto)
802.11	2,4 GHz	2 MBit/s
802.11 b	2,4 GHz	11 MBit/s
802.11 a (h/j)	5 GHz	54 MBit/s
802.11 g	2,4 GHz	54 MBit/s
802.11 n	2,4 GHz – 5 GHz	600 MBit/s
802.11 ac	5 GHz	bis 6936 MBit/s (typisch 1-1,3 GHz)
802.11 ad	60 GHz	bis 6757 MBit/s
Lifi		bis 224 GBit/s (Laborwerte)

Video zu Li-Fi (von „ColdFusion“)

Vorteile von Lifi

• sehr schnelle Datenübertragung ohne Kabel

Der Hauptvorteil von liegt in der wesentlich rasanteren Übertragungsgeschwindigkeit von Daten. Bei optimalen Verhältnissen kann man bis zu 255 MBit/s als Datenrate erreichen, was dem X-fachen des 802.11 AD-Standards entspricht. Akutell spricht man von einer 100-fachen Geschwindigkeit im Vergleich zu aktuellen WLAN-Standards.

•  gleichzeitige Nutzung ohne Geschwindigkeitseinbußung

Nicht nur wird die Geschwindigkeit bei der Datenübertragung für eine Person schneller als bei WLAN, auch die Geschwindigkeitseinbußen bei mehreren Nutzern fallen weg.

• große Datenmengen für Internet of Things

In Zukunft wird die schnellere Übertragung auch bei der Verbindung von Gegenstände für das Internet der Dinge ( Internet of Things) ein interessanter Faktor sein. Große Datenmengen lassen sich so über die Lichtsignal mit LiFi schneller übertragen.

• Kontrollierter Zugang

Die weiter wachsende Verbreitung von mobilen Geräten macht auch bei kleinen Kindern nicht halt, die unkontrolliert aufs Internet zugreifen können. Zwar ist das Internet eine gigantische Datenquelle zum Lernen, es wirgt aber auch viele Gefähren und Risiken. Mit WLAN hat ein Kind uneingeschränkten Zugang zum Internet, mit LiFi könnte man die Verbindung lokal ausstellen. Entweder verzichtet man auf eine LiFi-LED-Lampe an diesem Ort, oder man regelt es, indem man die Lampe ausschaltet.

• praktisch in Krankenhäsuer und im Flugzeug

An Orten wo Funksignale stören, beispielsweise in Arztpraxen, Krankenhäusern oder Flugzeugen ist LiFi eine willkommene Alternative. An diesen Orten wir zudem auch Tagsüber künstliches Licht verwendet, daher ist die Übertragung von Daten über Lichtsignal hier ideal.

• sicher auch ohne Passwort

Sich in ein fremdes WLAN-Netz einzuwählen ist relativ einfach, wenn der Nachbar oder das Geschäft nebenan kein Passwort nutzt.
Mit LiFi wird die nicht mehr der Fall sein, weil man keinen Zugang zur Lichtquelle hat.
Man muss also weniger Angst haben, dass sich jemand in sein Netz einwählt und über die Verbindung unkontrolliert Daten läd.

• Unterwasserkommunikation

Lichtsignale können auch unter Wasser weitergeleitet werden, zumindest besser als WiFi-Radio-Signale, die hier absorbiert werden.
Wie ich später auch bei den Anwendungsbeispielen für LiFi erläutern werden, ist auch eine Kommunikation von Fahrzeugen oder Geräten unter Wasser möglich.

• Datenaustausch zwischen Autos

Entgegenfahrende Autos könnten sich gegenseitig über die aktuellen Verkehrssituationen austauschen oder über Gefähren auf der Fahrstrecke informieren ( Wild, Gegenstände).

• Lokale Werbemöglichkeiten

Personen können über LED-Lampen vor oder in einem Geschäft über spezielle Angebote oder Rabatte informiert werden. Die Möglichkeiten von lokaler Werbung können mit diesem Informationsaustausch erweitert werden.

 

Nachteile von Lifi

• Reichweite ist eingeschränkt

Die Einschränkungen von Lifi kommen ebenfalls mit den Eigenschaften von Licht zusammen. Licht bzw- LiFi-Signale können nicht durch Wände dringen, sodass man im ganzen Haus kompatible LED-Birnen braucht.
Nur wenn überall entsprechende Birnen installiert wurden und in Betrieb sind, kann ein Signal übertragen werden.
Natürlich kann man durch Reflexionen oder Spiegelungen die Lichtsignale auch über Ecken in andere Räume leiten, was aber den Informationsfluss und Datenübertragungsgeschwindigkeit erheblich bremsen wird.

• Abhängig von der Nähe der Lichtquelle

Ihr kennt es aus der Schule oder bei euch Zuhause, wenn ihr am Abend den solarbetriebenen Taschenrechner benutzen sollte. Je näher ihr den Taschenrechner an die Schreibtischlampe haltet, desto besser funktioniert er.
Das gleiche kann man auch bei Lifi sagen, denn wenn ich euch von der Lichtquelle mit der speziellen LED-Lampe entfernt, desto schwächer werden die Lichtstrahlen bzw. die Intensität der Lichtwellen nimmt ab.

• Wohin mit dem Sensor

Mobile Geräte werden immer schmaler und kompakter. Selbst für wichtige Schnittstellen gibt es immer weniger Platz. Daher stellt sich die Frage, wo der Sensor für die Lifi-Verbindung angebracht wird. Bei eurem Smartphone sind Antennen für WLAN oder auch Bluetooth im Gerät, da es über Funk auch durch das Gehäuse geht. Bei Lichtstrahlen

mögliche Nachteile und Überlegungen

Kritik gibt es zum Beispiel an der eingeschränken Erforschung der Signal am menschlichen Körper. Dass die drahtlose Verbindung über Funk schädlich sein kann, ist bereits bekannt, wenn auch noch nicht vollständig erforscht.
Schnelle Lichtsignale werden zwar nicht vom menschlichen Auge erfasst, aber unterbewusst wahrgenommen.
Radioaktivität (wenn auch ein weit hergeholtes Beispiel) ist ebenfalls nicht zusehen, hat aber einen negativen Einfluss auf unseren Körper und unsere Umwelt.
Mich würde es interessieren, wie Tiere auf die rasanten Lichtsignale reagieren.
Mir ist es beispielsweise aufgefallen, dass Hunde sehr empfindlich auf starke LED-Lichter.

Fazit zur Datenübertragung über Lichtwellen

Wie wir bei der Entwicklung des WLAN-Standards sehen, sind über höhere Frequenzen Steigerungen in der Transportierten Datenmenge möglich.
Das 802.11 ad WLAN zeigt als aktuell schnellster kabelloser Standard aber auch, das dieser Geschwindigkeitszuwachs nur auf einer gewissen Distanz möglich ist. Entfernt man sich zu weit vom Rounter, dann nimmt die Übertragungsrate stetig ab.