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Wie LiFi unsere Internetverbindung verändern wird – Wi-Fi vs. Li-Fi
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Wie LiFi unsere Internetverbindung verändern wird – Wi-Fi vs. Li-Fi
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Für die meisten Menschen wäre das moderne Leben ohne Wi-Fi nicht möglich. Wir sind inzwischen auf diese zuverlässige und dauerhafte drahtlose Verbindung angewiesen, mit der wir alles erledigen können, was wir im Alltag brauchen: Wir können bei Google nach dem Sinn des Lebens suchen oder auf IMDB herausfinden, wie der Schauspieler heißt, der eine bestimmte Rolle in einer Fernsehserie spielt. Wir können neue Rezepte finden, die wir jeden Abend zu Hause ausprobieren. Wir können im Internet wichtige Recherchen durchführen, die unser Leben bereichern – bei der Arbeit ebenso wie zu Hause.
Wi-Fi ermöglicht uns außerdem, drahtlos per E-Mail, über Messaging-Dienste und soziale Medien mit anderen zu kommunizieren. Wi-Fi sorgt für Unterhaltung, indem es uns Fernseh- und Filminhalte direkt auf Fernseher, Smartphones, Computer und Tablets streamen lässt. Seit Kurzem ermöglicht uns Wi-Fi auch vernetzte Häuser und damit die vollständige Kontrolle über alles, vom Thermostat bis zur Kaffeemaschine.
Doch so großartig Wi-Fi auch ist, es hat seine Grenzen – ganz zu schweigen von seinen Sicherheitslücken. Hier kommt LiFi ins Spiel: als Alternative zu Wi-Fi, die nicht nur unbegrenzt, sondern auch sicherer ist. Doch was ist LiFi und wie funktioniert es?
Was ist Li-Fi?
Professor Harald Haas von der University of Edinburgh prägte den Begriff „LiFi“ ursprünglich während eines TED Talks , den er 2011 hielt. Dort führte er die Technologie erstmals vor und zeigte, wie sich sichtbares Licht zum Übertragen und Empfangen von Daten nutzen lässt. Das steht in direktem Gegensatz zur Funktionsweise von Wi-Fi, das das begrenzte Funkfrequenzspektrum zur Informationsübertragung nutzt.
Wir haben mit Haas darüber gesprochen, was LiFi ist und welche Vorteile es bietet, die Wi-Fi nicht bieten kann.
LiFi funktioniert, indem LED-Leuchten Informationen durch Änderungen der Lichtintensität kodieren“, sagt Haas in einem Interview. „Wir können die Intensität sehr schnell ändern, und die binären Informationen, die übertragen werden sollen, werden in feinen Änderungen der Lichtintensität kodiert. Das dabei entstehende Flimmern ist für das menschliche Auge nicht sichtbar: Es ist viel zu schnell. Es ist viel schneller als die Bildwiederholrate eines Computerbildschirms
Die Idee ist, dass LED-Lampen in naher Zukunft Mikrochips enthalten, die Daten empfangen und diese dann mithilfe solcher feinen Änderungen der Lichtintensität übertragen.
„Der Mikrochip würde dann die binären Informationen nehmen und sie in diesen plötzlichen Intensitätsänderungen kodieren. Auf der Empfängerseite hätten wir eine Fotodiode – ein sehr empfindliches Bauteil –, die das Flimmern erfassen würde“, erklärt Haas. „Es handelt sich um binäre Informationen, die dort dekodiert würden. Damit haben wir eine vollständige drahtlose Kommunikation über Licht.“
Haas begann vor 15 Jahren zu untersuchen, wie sich LED-Licht zum Übertragen und Empfangen von Daten nutzen lässt, als er bei Siemens Mobile in Deutschland arbeitete. Damals drehte sich seine Forschung um das, was heute als 4G bekannt ist.
„Es war klar, dass wir uns im Übergang von der Mobiltelefonie zu mobilen Multimedia-Anwendungen befanden, und mit dem Aufkommen des Smartphones hat diese Entwicklung richtig Fahrt aufgenommen“, sagt Haas. „Der Trend war sehr deutlich – das drahtlose Datenaufkommen wächst jährlich um 60 Prozent –, dass das Funkspektrum irgendwann nicht mehr ausreichen wird.“
Die Vorteile von LiFi
1. Unbegrenztes Spektrum
Das ist einer der größten Nachteile von Wi-Fi: Es arbeitet im sehr begrenzten Funkspektrum. Das ist auch ein Grund, warum Wi-Fi oft extrem langsam wird und vollständig ausfällt, wenn viele Menschen dasselbe Netzwerk nutzen. Und da mehr Menschen als je zuvor vernetzt sind, wird Wi-Fi irgendwann nicht mehr genügend Spektrum zur Verfügung haben, um die Bevölkerung zu versorgen.
Das Gute an LiFi ist dagegen, dass es über ein unbegrenztes Spektrum verfügt. Viele Menschen können sich gleichzeitig mit demselben LiFi-Netzwerk verbinden, ohne dass Probleme auftreten. Haas zufolge bietet LiFi mindestens tausendmal mehr Spektrum als das gesamte Funkfrequenzspektrum.
„Deshalb habe ich über die bisherigen Ansätze hinausgeschaut und untersucht, was uns im elektromagnetischen Spektrum zur Verfügung steht“, sagt Haas. „Funk ist ein Teil dieser Familie, und ein weiterer Teil dieser Familie ist unsichtbares Licht. Dann kamen drahtlose LEDs auf, und wir untersuchten Möglichkeiten, die Datenrate zu erhöhen. Hier haben wir, denke ich, hoffentlich Pionierarbeit geleistet.“
2. Sicherheit
Ein häufiges Problem bei Wi-Fi ist die mangelnde Sicherheit: Persönliche Daten liegen offen, sodass jeder leicht darauf zugreifen, sie abgreifen und für böswillige Zwecke nutzen kann – vom Vortäuschen von Netzwerken bis zum Identitätsdiebstahl. Hinzu kommt inzwischen, dass immer mehr Menschen das Internet der Dinge (Internet der Dinge) nutzen. Ihre Autos und Häuser sind dadurch ständig vernetzt und werden zu leichten Zielen für Hacker.
„Wir lesen immer noch in den Nachrichten, dass Menschen einen Wi-Fi-Zugangspunkt hacken oder vortäuschen und dadurch an Informationen von Personen gelangen, die darauf zugreifen wollen“, sagt Haas. „Bei LiFi ist das schwieriger, weil eine typische Leuchte ungefähr 10 Quadratmeter abdeckt. Wer also versucht, etwas zu manipulieren oder mitzuhören, befindet sich in unmittelbarer Nähe.“
Wände blockieren Licht. Wer sich außerhalb eines bestimmten Raums befindet, hat deshalb keinen Zugriff auf die LiFi-Daten, die darin übertragen werden. Das ist ein ganz besonderer Vorteil, den LiFi gegenüber Wi-Fi hat.
3. Geschwindigkeit
LiFi ist außerdem schneller als Wi-Fi, insbesondere wenn mehrere Personen dasselbe Netzwerk nutzen. Jedes Mal, wenn sich jemand neu in einem bestehenden Wi-Fi-Netzwerk anmeldet, wird dieses langsamer, weil eine weitere Person Bandbreite dieser Verbindung beansprucht. Bei LiFi ist das hingegen nicht der Fall.
„Ein weiterer Vorteil ist, dass wir das Spektrum viel besser wiederverwenden können“, sagt Haas. „Das bedeutet: Wenn man vier Wi-Fi-Zugangspunkte in einem Raum hat, erhält man normalerweise nicht die vierfache Datenrate, weil sich diese Zugangspunkte gegenseitig stören und die Störungen die Datenrate verringern. Man kann aber problemlos vier LED-Lampen in einem Raum haben und die vierfache Kapazität einer einzelnen LED-Lampe erreichen, weil Licht räumlich stärker begrenzt ist und deshalb weniger Störungen verursacht.“
Derzeit liefert das schnellste Wi-Fi auf dem Papier nur 7 Gigabit. Laut einer neuen, von Haas eingereichten Arbeit zu diesem Thema liefert LiFi dagegen ganze 15 Gigabit.
4. Reichweite
Weil Wände Licht blockieren, könnte man meinen, dass die Reichweite von LiFi dessen Einsatz einschränkt. Haas erklärt jedoch, dass dies schlicht nicht der Fall sei. Da wir Licht in fast allen Bereichen unseres Lebens nutzen, könnte LiFi überall um uns herum vorhanden sein und problemlos funktionieren, selbst wenn Wände vorhanden sind.
„Die Leute denken, es sei eine Technologie, die eine Sichtverbindung voraussetzt – dass man für die Verbindung tatsächlich eine direkte Sichtlinie braucht. Das ist aber nicht so“, sagt er. „Man kann den Empfänger auch vom Sender wegdrehen. Wenn es genügend Reflexionen vom Boden oder von den umgebenden Möbeln gibt, kann er weiterhin senden und empfangen. Und auch zur Reichweite: Nehmen wir zum Beispiel einen Autoscheinwerfer – sehen wir uns den neuesten an, den ich in BMWs verwendet habe –, diese haben eine Reichweite von 600 Metern. Man hat also einen sehr gebündelten Lichtkegel und deckt 600 Meter ab. Das bedeutet, dass man auch Daten über 600 Meter übertragen kann. Es geht also wirklich darum: Was ist der Anwendungsfall, wofür wird LiFi eingesetzt?“
Wer kann LiFi nutzen?
Es mag so erscheinen, als sei LiFi nur für bestimmte Branchen nützlich, und für einige eignet es sich tatsächlich besser als für andere. Unternehmen wie Banken, Versicherungen und Konzernzentralen könnten offensichtlich von der Sicherheit profitieren, die LiFi bietet. Doch auch Fabriken gehören zu den möglichen Einsatzbereichen.
„Sehr wichtig ist auch, dass wir uns jetzt in Richtung Industrie 4,0 beziehungsweise industrielles Internet der Dinge bewegen. Dabei gibt es in einer Fertigungshalle sehr viele Roboter, die Daten benötigen, um Anweisungen zu erhalten, was sie wie herstellen sollen“, sagt Haas. „Dort gibt es so viele elektromagnetische Störungen – das ist ein Grund dafür, dass Wi-Fi dort nicht wirklich funktioniert. Andererseits möchte man nicht, dass jemand Spionage betreibt und außerhalb der Fertigungshalle die Wi-Fi-Verbindungen abfängt. Sicherheit, Datenrate und Robustheit spielen in dieser Umgebung eine große Rolle.“
Das Internet der Dinge hält inzwischen aber auch in vielen Privathaushalten Einzug. LiFi könnte daher auch diesen Menschen zugutekommen. Häuser und Sicherheitssysteme mit Wi-Fi-Anbindung bedeuten, dass sich mithilfe anderer Technologien über diese Verbindungen nun leichter einbrechen lässt. Viele Dienste rund ums Zuhause sind inzwischen auch mit Smartphones verknüpft und zu einem wichtigen Teil des Alltags geworden. LiFi wird diese Verbindungen sicherer machen und zugleich die Bandbreite bieten, die nötig ist, um persönliche Technologie weiter in diese Richtung zu entwickeln.
LiFi bietet jedoch auch großes Potenzial für viele weitere Anwendungen. Der Einsatz in Krankenhäusern und medizinischen Einrichtungen ist sicherer, weil es keine elektromagnetischen Signale aussendet, die medizinische Scanner oder MRT-Geräte stören können. Es könnte sich auch gut für die Unterwasserkommunikation eignen, wo Funkfrequenzen nahezu nutzlos sind. Da Fahrzeuge zunehmend mit LED-Scheinwerfern und -Rückleuchten ausgestattet werden, könnte LiFi auch Autos, Straßenlaternen und Ampeln eine drahtlose Kommunikation ermöglichen und damit die Kommunikation und Sicherheit im Straßenverkehr unterstützen. LiFi kann außerdem standortbezogene Dienste verbessern: Stell dir eine Zukunft vor, in der du eine Straße entlangfährst und eine Werbetafel ihre Anzeige ändert, um dir anhand deines aktuellen Standorts Werbung für ein Produkt oder eine Dienstleistung zu zeigen, die dich tatsächlich interessiert.
Wer schon einmal im Flugzeug Wi-Fi genutzt hat, weiß, dass die Verbindung selbst im besten Fall oft unzuverlässig ist. Da Flugzeuge in ihren Kabinen bereits LED-Leuchten verwenden, könnte LiFi dieses Problem lösen und Passagieren eine bessere Möglichkeit bieten, mit ihren Mobilgeräten Daten zu empfangen und zu senden.
Selbst der Spielzeugmarkt kann von LiFI profitieren: Die Technologie ermöglicht eine kostengünstige Kommunikation für interaktive Spielzeuge, einen aufstrebenden Markt in der Spielzeugbranche.
Die Zukunft von LiFi
Haas war Mitgründer von Pure LiFi im Jahr 2012, in der Hoffnung, dass das Unternehmen die Zukunft der LiFi-Technologie maßgeblich voranbringen wird. Er hält LiFi für eine transformative Technologie, die unsere Internetnutzung verändern und viele Geräte und Haushaltsgeräte mit dem Internet der Dinge verbinden wird. Er glaubt außerdem, dass diese Technologie die Sicht von Beleuchtungsunternehmen auf ihre Branche verändern wird, indem sie ihre Geschäftsmodelle darauf ausrichten, Dienstleistungen statt nur Produkte anzubieten.
„In Zukunft werden unsere Zimmerdecken Computer sein, die Beleuchtung als eine von Hunderten Anwendungen bereitstellen – als Teil von noch viel mehr, als Teil von Smart Homes und intelligenten Umgebungen“, sagt er. „Das bedeutet, dass die Beleuchtungsbranche ihre Distanzmodelle auf den klassischen Bereich der drahtlosen Kommunikation ausweiten wird. Es ist absehbar, dass die Beleuchtungsbranche, dass Beleuchtungsunternehmen in Zukunft Kommunikationsgeräte verkaufen werden.“
Haas ist außerdem der Ansicht, dass Anbieter drahtloser Kommunikation sich verändern müssen, um in diesem technologisch versierten Umfeld wettbewerbsfähig zu bleiben – insbesondere, wenn es darum geht, LiFi einzusetzen.
„Die drahtlose Kommunikationsbranche hat mit der Frequenzknappheit ein großes Problem. Sie muss ihr Spektrum diversifizieren und wird zwangsläufig sowohl den Funkbereich als auch den Lichtbereich erschließen müssen und daher auch auf die Marktanteilsverluste der Beleuchtungsindustrie reagieren“, sagt er. „Sie wird also reagieren und ihr Geschäft dann diversifizieren, indem sie vielleicht auch Beleuchtungs- und Kommunikationsgeräte verkauft.“
Haas hofft, dass Pure LiFi auch bei der Umgestaltung dieser Branchen eine führende Rolle spielen wird.
„Meine Vision ist ein grundlegender, tiefgreifender Wandel in zwei Branchen, und ich hoffe, dass wir mit LiFi so erfolgreich sein werden wie amerikanische Unternehmen wie Google und Apple“, sagt er. „Vielleicht ist dieses Vorhaben zu gewagt, vielleicht klingt es lächerlich, aber ich habe wirklich die Vision, dass wir hier ein sehr großes Unternehmen aufbauen.“
Hinter der Geschichte
Robin Burks ist freie Journalistin und Autorin.
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