Così il “li-fi” rimpiazzerà il wi-fi: la luce al posto delle onde radio

La trasmissione di un video Hd grazie alla luce anziché al wi-fi

PISA. Finora abbiamo confidato nel wi-fi per avvolgere la nostra casa, il nostro ufficio o la nostra scuola in un sistema che riesce a comunicare tramite le onde radio: la trasmissione di dati o di mail, i collegamenti al web e quel che altro volete. Ma non è l’unico modo: anzi, la scommessa degli studiosi riguarda una nuova generazione di reti ottiche wireless: basate cioè sulla luce. «Ideali per ambienti dove le comunicazioni radio sono limitate o indesiderate ma anche in negozi, ospedali, musei, scuole e uffici», come dice il team di studiosi toscani che stanno lavorando a svilupparne le potenzialità.

In questo caso, stiamo parlando di sistemi di trasmissione dati wireless, «stabili e a basso costo utilizzando “led” bianchi commerciali e concentratori solari fluorescenti (Lsc)»: tale tecnologia – viene fatto rilevare – «sfrutta materiali in grado di assorbire e riemettere la luce visibile», oltre a permettere di «superare i limiti dei ricevitori tradizionali». A ciò si aggiunga che offre «un ampio campo visivo, maggiore efficienza nella raccolta del segnale e una velocità di risposta adeguata per applicazioni reali, come la trasmissione video in alta definizione o l’accesso a Internet in ambienti indoor».

«La comunicazione in luce visibile ha il potenziale di rivoluzionare le reti di comunicazione», segnala Giulio Cossu, ricercatore della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa. La ragione? Offre – rincara – «un’alternativa sicura e pervasiva alle tradizionali tecnologie wireless, dato che ogni sorgente luminosa a “led” può essere trasformata in una sorgente di dati». Aggiungendo poi: «Abbiamo dimostrato che è possibile realizzare un collegamento ottico wireless stabile e veloce usando componenti semplici e facilmente integrabili negli ambienti quotidiani, con le reti che si usano ogni giorno».

Giulio Cossu, ricercatore della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa

Si tratta di un sistema testato nei laboratori della Scuola Superiore Sant’Anna: nasce dalle ricerche che rappresentano il frutto della collaborazione tra l’Istituto di Telecomunicazioni Informatica Fotonica (Tecip) della Scuola Superiore Sant’Anna, l’Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio nazionale delle ricerche di Sesto Fiorentino (Cnr-Ino), il Laboratorio Lens, l’Istituto di chimica dei composti organometallici del Cnr (Cnr-Iccom), il Dipartimento di chimica “Ugo Schiff” dell’Università di Firenze e il Dipartimento di chimica e chimica industriale dell’Università di Pisa. Il lavoro ha avuto meritato risalto in due importanti riviste scientifiche internazionali, l’una è “Scientific Reports” e l’altra è “Advanced Optical Materials”, che hanno messo in evidenza la portata innovativa di «questo sistema di comunicazione basato sulla luce visibile (Vlc) a “led” e le antenne ottiche fluorescenti in applicazioni realistiche, mostrandone l’ottimo potenziale».

Dal quartier generale della Scuola Sant’Anna e dall’ateneo pisano si mette l’accento sul video ad alta definizione trasmesso via luce: una delle principali novità introdotte in questa ricerca – viene sottolineato – è «l’uso combinato di un “concentratore luminescente” e di “led” ad alta potenza per l’illuminazione, sfruttando quindi la sinergia tra illuminazione e comunicazione».

Nel primo dei due studi è stato realizzato dai ricercatori un sistema Vlc «integrato con le reti cablate esistenti come l’Ethernet»: in grado di trasmettere un flusso video in alta definizione a 10 Mbit al secondo su una distanza di due metri. Il sistema utilizza «un “led” bianco da soffitto come trasmettitore» e sfrutta «un ricevitore Vlc basato su Lsc, sviluppato da Cnr-Ino in collaborazione con Cnr-Iccom e Università di Pisa»:  vengono definite «ottime» le prestazioni «in termini di sensibilità e campo visivo, anche senza allineamento preciso tra trasmettitore e ricevitore». Se si passa ad altre configurazioni (con «l’utilizzo di modulazioni più avanzate»), si arriva a poter dimostrare velocità di trasmissione anche sette volte maggiori, cioè «superiori ai 70 Mbit al secondo».

Nell’altra ricerca sono state messi a confronto  tre diversi materiali fluorescenti. Viene spiegato che lo scopo è individuare quali sono le soluzioni più adatte a seconda delle differenti applicazioni: dalle comunicazioni indoor (li-fi) a quelle basate sui laser.  Si è visto che è possibile progettare «antenne ottiche innovative, calibrandole per la specifica applicazione, scegliendo il materiale più adatto in base alle esigenze di velocità, efficienza e stabilità», queste le parole di Jacopo Catani,  dirigente di ricerca del Cnr-Ino, che ha coordinato la realizzazione dei nuovi ricevitori (e il loro utilizzo). «In particolare, il fluoroforo H2 – aggiunge – rappresenta una piattaforma estremamente promettente per le future generazioni di sistemi di comunicazione, considerato che nel nuovo standard 6G le comunicazioni wireless basate sulla luce rappresenteranno un elemento centrale, soprattutto in combinazione con le nuove sorgenti “led” e laser a luce bianca».

Lo studio e la preparazione dei concentratori solari luminescenti, originariamente utilizzati per la conversione di energia solare, – viene specificato – sono stati curati dal gruppo guidato da Andrea Pucci, professore ordinario del Dipartimento di chimica e chimica industriale dell’Università di Pisa in collaborazione con  Massimo Calamante, primo ricercatore del Cnr-Iccom di Sesto Fiorentino.