Reti ottiche wireless: innovazione italiana grazie alla luce visibile

(Adnkronos) – Recenti studi, frutto di una sinergia tra l'Istituto di Telecomunicazioni, Informatica e Fotonica (TeCIP) della Scuola Superiore Sant'Anna, l'Istituto Nazionale di Ottica del Consiglio Nazionale delle Ricerche (Cnr-Ino) di Sesto Fiorentino, 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, hanno dimostrato l'efficacia di un innovativo sistema di comunicazione wireless basato sulla luce visibile (VLC). I risultati di queste ricerche, pubblicati su prestigiose riviste internazionali come Scientific Reports e Advanced Optical Materials, pongono l'Italia in una posizione di avanguardia nella ricerca di frontiera. Tali sviluppi sono stati resi possibili anche grazie al supporto dei progetti PNRR RESTART e I-PHOQS, iniziative che mirano a rafforzare la leadership italiana in settori altamente strategici. Il sistema, testato presso i laboratori della Scuola Superiore Sant'Anna, dimostra la fattibilità di realizzare sistemi di trasmissione dati wireless stabili e a basso costo. La tecnologia si avvale dell'uso di LED bianchi commerciali e concentratori solari fluorescenti (LSC). Questi ultimi, sfruttando materiali capaci di assorbire e riemettere la luce visibile, superano i limiti dei ricevitori tradizionali. Offrono infatti un ampio campo visivo, una 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 interni.  

Trasmissione di un video ad alta risoluzione con ricevitori ottici basati su concentratori fluorescenti

  Una delle innovazioni principali di questa ricerca risiede nell'uso combinato di un Concentratore Luminescente e di LED ad alta potenza per l'illuminazione, creando una sinergia tra illuminazione e comunicazione. Nel primo studio, i ricercatori hanno realizzato e testato un sistema VLC integrato con le reti cablate esistenti, come l'Ethernet, riuscendo a trasmettere un flusso video HD a 10 Mbit/s su una distanza di 2 metri. Il sistema, che impiega un LED bianco da soffitto come trasmettitore e un ricevitore VLC basato su LSC (sviluppato da Cnr-Ino in collaborazione con Cnr-Iccom e UniPi), ha mostrato prestazioni elevate in termini di sensibilità e campo visivo, anche in assenza di un allineamento preciso tra trasmettitore e ricevitore. Con l'adozione di modulazioni più avanzate, sono state raggiunte velocità di trasmissione superiori ai 70 Mbit/s. 
Giulio Cossu, Ricercatore della Scuola Superiore Sant'Anna di Pisa, ha commentato: "La comunicazione in luce visibile ha il potenziale di rivoluzionare le reti di comunicazione, offrendo un'alternativa sicura e pervasiva alle tradizionali tecnologie wireless, dato che ogni sorgente luminosa a LED può essere trasformata in una sorgente di dati. Abbiamo dimostrato che è possibile realizzare un collegamento ottico wireless stabile e veloce usando componenti semplici e facilmente integrabili negli ambienti quotidiani, integrabile con le reti che si usano ogni giorno". Lo studio e la preparazione dei concentratori solari luminescenti, originariamente impiegati per la conversione di energia solare, 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. Nel secondo studio, i ricercatori hanno approfondito lo sviluppo e il confronto di tre diversi materiali fluorescenti, al fine di identificare le soluzioni più idonee per specifiche applicazioni, dalle comunicazioni indoor (Li-Fi) a quelle basate sui laser. 
Jacopo Catani, dirigente di ricerca del Cnr-Ino, che ha coordinato la realizzazione e la caratterizzazione dei nuovi ricevitori, ha aggiunto: "Questi risultati dimostrano 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. In particolare, il fluoroforo H2 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." La ricerca apre la strada a una nuova generazione di reti ottiche wireless, ideali per ambienti dove le comunicazioni radio sono limitate o indesiderate, come negozi, ospedali, musei, scuole e uffici.   Crediti immagini: Jacopo Catani —tecnologiawebinfo@adnkronos.com (Web Info)