L’Italia conquista la scena internazionale nella ricerca sulle reti ottiche wireless, una tecnologia destinata a ridisegnare i paradigmi delle telecomunicazioni del futuro. Due recenti pubblicazioni su Scientific Reports e Advanced Optical Materials hanno evidenziato il valore scientifico e applicativo di un progetto di comunicazione ottica wireless sviluppato da un team multidisciplinare italiano. Un risultato che non solo mette in luce la capacità innovativa dei centri di ricerca nazionali, ma apre a scenari industriali concreti in linea con l’evoluzione delle reti 6G e della banda ultralarga.
Al centro della scoperta vi è un sistema che utilizza la luce visibile generata da comuni Led bianchi per trasmettere dati in modalità wireless, con prestazioni sorprendenti anche in ambienti reali. La chiave dell’innovazione risiede nell’impiego di antenne ottiche fluorescenti derivate da concentratori solari luminescenti (Lsc), che aumentano sensibilità, campo visivo e affidabilità della trasmissione.
La tecnologia, testata nei laboratori della Scuola Superiore Sant’Anna di Pisa e sviluppata in collaborazione con numerosi enti tra cui Cnr-Ino, Cnr-Iccom, UniFi, UniPi e il Laboratorio Lens, rappresenta una pietra miliare nel percorso di transizione verso sistemi wireless alternativi al radiofrequenza, particolarmente adatti ad ambienti indoor come ospedali, scuole e uffici.
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Le fondamenta scientifiche della nuova comunicazione ottica
Il progetto, frutto del lavoro congiunto di istituzioni d’eccellenza, ruota intorno alla comunicazione in luce visibile (Vlc), una branca della fotonica che si propone come alternativa alle tecnologie a radiofrequenza. I vantaggi sono molteplici: maggiore sicurezza, assenza di interferenze elettromagnetiche e compatibilità con le infrastrutture di illuminazione già esistenti.
“La comunicazione in luce visibile ha il potenziale di rivoluzionare le reti di comunicazione, offrendo un’alternativa sicura e pervasiva alle tradizionali tecnologie wireless,” spiega Giulio Cossu, ricercatore della Scuola Superiore Sant’Anna. “Abbiamo dimostrato che è possibile realizzare collegamenti ottici wireless stabili e veloci usando componenti semplici e facilmente integrabili negli ambienti quotidiani”.
Uno dei primi traguardi del gruppo è stato l’integrazione del sistema Vlc con reti cablate esistenti, come l’Ethernet, per trasmettere un flusso video in alta definizione a 10 Mbit/s su due metri di distanza. Il tutto utilizzando un Led bianco a soffitto come trasmettitore e un ricevitore basato su Lsc, sviluppato da Cnr-Ino, Cnr-Iccom e Università di Pisa. Il risultato ha superato ogni aspettativa: stabilità, efficienza anche senza allineamento diretto tra sorgente e ricevitore, e capacità di trasmettere anche a velocità superiori a 70 Mbit/s in configurazioni avanzate.
Nuovi materiali per antenne ottiche di nuova generazione
Fondamentale in questa tecnologia è il ruolo dei materiali fluorescenti, che assorbono la luce per riemetterla sotto forma di segnale utile alla trasmissione. Il team ha progettato e testato tre differenti soluzioni ottiche per valutare performance e adattabilità alle diverse esigenze applicative, dal Li-Fi per ambienti indoor fino a sistemi laser-based ad alte prestazioni.
A guidare lo sviluppo di questi materiali è Andrea Pucci, docente dell’Università di Pisa, insieme a Massimo Calamante, ricercatore del Cnr-Iccom: “Abbiamo lavorato per adattare i concentratori solari luminescenti alla comunicazione ottica, partendo da tecnologie pensate per la conversione energetica”.
Uno dei risultati più promettenti riguarda il fluoroforo H2, identificato da Jacopo Catani, dirigente di ricerca del Cnr-Ino, come “una piattaforma estremamente promettente per le generazioni future di Vlc, soprattutto in vista dello standard 6G”. Secondo Catani, la luce visibile sarà sempre più integrata nei sistemi di comunicazione, grazie alla combinazione tra Led, laser e nuovi materiali ottici.
Applicazioni concrete e scenari futuri per le reti ottiche wireless
Oltre alla rilevanza scientifica, il progetto apre la strada a numerose applicazioni concrete. Le reti ottiche wireless basate su Vlc possono infatti essere utilizzate in ambienti in cui le radiofrequenze sono inadatte o indesiderate: pensiamo a ospedali, dove è cruciale evitare interferenze con le apparecchiature mediche, o a musei e biblioteche, dove servono connessioni invisibili ma stabili.
Questa tecnologia può anche costituire un tassello fondamentale nello sviluppo della banda ultralarga, in particolare nella sua estensione in ambienti indoor. Le soluzioni Vlc, infatti, si integrano perfettamente con le reti cablate ad alta capacità e potrebbero trovare impiego come estensione wireless di reti Ftth, migliorando copertura e qualità del servizio. Per approfondire il tema delle applicazioni della banda ultralarga, è possibile consultare il pillar dedicato su CorCom.
In ambito industriale, la Vlc potrà essere adottata nei sistemi IoT in ambienti critici, nella robotica autonoma, nelle fabbriche intelligenti.
