Lichtgolven

De proef toont aan dat licht niet alleen een theoretisch alternatief is, maar inmiddels een praktische en schaalbare oplossing is voor kritieke communicatiebehoeften.
Waar lasercommunicatie via Free Space Optics een al langer bestaande technologie is, is Lifi nog relatief nieuw. De letters staan voor Light Fidelity. Het is een technologie waarbij data wordt verzonden via onzichtbaar infrarood licht, in plaats van radiogolven. Een zender – een zogeheten ‘pod’ – zendt het licht uit binnen een afgebakende kegel van ongeveer 45 graden. 

Een zender (‘pod’) zendt het licht uit binnen een afgebakende kegel van ongeveer 45 graden naar de ontvanger, bijvoorbeeld een dongle aan een laptop.

De ontvanger, bijvoorbeeld een dongle aan een laptop, moet zich binnen die kegel bevinden en vereist altijd een directe zichtlijn met de zender. Het grote voordeel van deze aanpak is dat het signaal niet door muren heen gaat, waardoor het van nature afgeschermd is. Hierdoor is de kans op bijvoorbeeld een man-in-the-middle-attack vele malen kleiner dan bij bijvoorbeeld wifi. Bij een man-in-the-middle-attack gebruikt een hacker een ontvanger om het signaal op te vangen en dit af te luisteren of te manipuleren. Zender en ontvanger weten hierbij vaak niet dat het signaal is gemanipuleerd of afgeluisterd. Lifi maakt dit soort aanvallen bijzonder moeilijk.

Intrinsieke beveiliging

Een van de belangrijkste aspecten van Lifi is de intrinsieke beveiliging. Omdat het lichtsignaal zich beperkt tot de ruimte waarin het wordt uitgezonden, is het voor derden nagenoeg onmogelijk om op afstand toegang te krijgen. Daarnaast wordt de communicatie versleuteld met geavanceerde protocollen zoals WPA3 en AES-256. Signify past daarnaast een zogeheten zero trust-model toe: elke verbinding tussen de pod en een ontvanger wordt elke keer afzonderlijk geverifieerd. Bovendien worden de digitale sleutels die bij de encryptie worden toegepast, continu vernieuwd en nooit opgeslagen. Dit minimaliseert het risico op onderschepping of hergebruik van data.
Voor minder kritieke toepassingen, zoals interne communicatie in magazijnen of voertuigen, kan Lifi ook zonder encryptie worden toegepast, hoewel de behoefte aan versleuteling natuurlijk toeneemt door groeiende zorgen over datalekken.

Ziekenhuizen

Hoewel Lifi oorspronkelijk werd ontwikkeld als alternatief voor wifi in kantooromgevingen, liggen de grootste kansen waarschijnlijk toch in gespecialiseerde toepassingen. In ziekenhuizen bijvoorbeeld, kunnen radiosignalen MRI-scanners verstoren, terwijl Lifi deze problemen omzeilt. Ook in vliegtuigcabines, waar metaal Wifi-signalen reflecteert en onbetrouwbaar maakt, biedt Lifi een stabiel alternatief.
Voor Defensie is de technologie niet alleen interessant vanwege de verhoogde beveiliging, maar ook omdat het nationale soevereiniteit in communicatie mogelijk maakt. Via het Bits-programma (Brainport Innovation & Technology for Security) wordt gewerkt aan een grotendeels Nederlandse technologie- en supply chain, waardoor de controle over kritieke infrastructuur in eigen hand blijft.

In de container verspreidde Lifi het signaal naar gebruikers – volledig draadloos en zonder radiofrequenties of bekabeling.

Lange afstanden

Naast Lifi speelde bij de proef Free Space Optics (FSO) een belangrijke rol. FSO maakt gebruik van infraroodlasers om data over lange afstanden te verzenden, zonder fysieke kabels. Deze technologie is bijzonder geschikt voor situaties waar traditionele communicatiemethoden tekortschieten, zoals in militaire operaties of bij communicatie met satellieten. Het grondstation en de ontvanger aan de telescooparm die in de proef zijn toegepast, demonstreerden hoe FSO-signalen nauwkeurig kunnen worden doorgestuurd, zelfs over afstanden van vele kilometers.
Omdat Lifi en FSO afhankelijk zijn van een directe lichtverbinding, zijn er wel beperkingen. Fysieke obstakels, zoals muren, kasten of zelfs mensen, kunnen het lichtsignaal onderbreken. Ook weersomstandigheden zoals wolken, sneeuw of regen kunnen de signaalkwaliteit beïnvloeden, vooral bij langere afstanden. Waterdruppels, stof of rook verstrooien lichtsignalen, en vogels of insecten kunnen tijdelijk de verbinding verstoren.
Deze uitdagingen kunnen worden opgelost door redundantie in het netwerk in te bouwen. Door softwarematig meerdere communicatiepaden te creëren en slimme synchronisatie toe te passen, kunnen verstoringen worden geminimaliseerd. In gesloten omgevingen zijn weersinvloeden natuurlijk minder relevant, maar kunnen bewegingen van personen of objecten weer wel voor blokkades zorgen.

Licht kan uitgroeien tot hoeksteen van nieuwe generatie netwerken

Satellieten en drones

Nu het optische netwerk in de testomgeving succesvol is gebleken, richten Signify, TNO en Aircision zich op de volgende fase: het tot stand brengen van optische verbindingen tussen satellieten, militaire voertuigen, drones en marineschepen. Dit zou een directe, veilige communicatielijn mogelijk maken, zonder afhankelijkheid van traditionele radiogolven.
De NAVO heeft al interesse getoond in vervolgdemonstraties, wat wijst op internationale erkenning van het potentieel van Lifi en FSO. Deze technologieën kunnen niet alleen een technologische innovatie zijn, maar ook een geopolitieke troef, omdat ze landen in staat stellen om onafhankelijk van buitenlandse communicatie-infrastructuur te opereren.

Strategische aanvulling

Communicatie via licht zoals nu met Lifi is gerealiseerd, werd in de proef gebruikt om data naar de eindgebruikers in de container te brengen. Toch moeten we het niet zozeer zien als een vervanger van wifi of 5G. Het is eerder een strategische aanvulling voor situaties waar conventionele draadloze verbindingen niet voldoen. De technologie is veilig, snel en afgeschermd, en biedt unieke voordelen op het gebied van betrouwbaarheid en controle.
Luc Vogels, R&D-manager Lifi Hardware Team van Signify, ziet deze techniek als het begin van een nieuw hoofdstuk in draadloze communicatie: ‘Wie goed begrijpt hoe Lifi werkt, kan netwerken ontwerpen die betrouwbaarder en veiliger zijn dan we tot nu toe gewend zijn.’
De proef van Defensie en partners toont aan dat datacommunicatie tot aan de eindgebruiker via licht geen toekomstmuziek meer is, maar een haalbare en waardevolle oplossing voor veilige, afgeschermde en storingsvrije communicatie. Lifi en Free Space Optics bieden interessante voordelen voor militaire toepassingen, kritieke infrastructuur en situaties waar beveiliging en betrouwbaarheid voorop staan. Met verdere ontwikkeling en internationale samenwerking kan licht uitgroeien tot een hoeksteen van een nieuwe generatie netwerken.

Communicatie via licht

Bij het inzetten van Lifi en FSO zijn enkele praktische aspecten cruciaal:
• Line-of-sight: zender en ontvanger moeten elkaar altijd ‘zien’.
• Positie van gebruikers: looproutes en werkplekindeling moeten zo ­worden ontworpen dat bewegingen het signaal niet onderbreken.
• Reflectie: reflecterende oppervlakken kunnen het lichtsignaal ­beïnvloeden en moeten worden vermeden.
• Netwerksynchronisatie: bij meerdere pods of netwerken is roaming of TDMA (time division multiple access) essentieel voor een stabiele verbinding.

Tekst: Robbert Hoeffnafel
Fotografie: iStock/, Signify

Lees meer artikelen in het dossier Software