Comunicazioni a luce visibile (VLC), e comunicazioni ottiche in generale, ha catturato l'interesse del professor Marcos Katz quando lui e il suo team hanno dimostrato per la prima volta nel 2017 una rete wireless ibrida riconfigurabile che sfrutta le tecnologie VLC e radio. La rete è passata senza soluzione di continuità da radio a ottica, o vice versa, a seconda delle condizioni dei canali, informazioni di contesto, politiche locali e altro.

"VLC è una grande tecnologia complementare alla radio, " dice Katz. "I suoi vantaggi unici includono un'elevata sicurezza e privacy, nessun problema di compatibilità elettromagnetica, supporto per velocità di trasmissione dati elevate, tutte le caratteristiche chiave necessarie per il 6G." Queste caratteristiche sono utili nelle sue ultime comunicazioni di sfida di ricerca attraverso i tessuti biologici.

Il team di Katz ha recentemente dimostrato come la luce può essere utilizzata per trasmettere dati da e verso dispositivi all'interno del corpo come gli impianti. "Stiamo usando la luce nel vicino infrarosso per trasmettere dati attraverso i tessuti biologici, " dice Katz. "A queste lunghezze d'onda, la propagazione della luce all'interno dei biotessuti è più favorevole, anche se la trasmissione di dati attraverso i biotessuti è molto impegnativa".

Con il banco di prova, il team può utilizzare diversi tipi di parametri come schemi di modulazione e potenza di trasmissione. "Abbiamo realizzato tutti gli esperimenti con fantasmi ottici fabbricati artificialmente, nonché ossa reali e campioni di carne fresca, " dice Katz. "I fantasmi ottici utilizzati negli esperimenti sono stati sviluppati qui all'Università di Oulu." Attualmente, non ci sono piani per misurazioni in vivo, ma il team rispetta rigorosamente le normative che definiscono la potenza luminosa massima consentita per millimetro quadrato nei tessuti umani.

Recentemente, alcuni autori hanno proposto l'uso della luce per collegamenti molto brevi, nel raggio di pochi millimetri, ad esempio per comunicazioni con dispositivi sottocutanei. "Abbiamo dimostrato attraverso esperimenti che possiamo aumentare considerevolmente la portata fino a diversi centimetri, consentendo comunicazioni con dispositivi profondamente impiantati e tra dispositivi nel corpo, " dice Katz. Prevede che sia possibile anche la comunicazione diretta tra dispositivi impiantati e dispositivi out-body, anche quando questi nodi sono a metri di distanza dal corpo.

Mentre i risultati iniziali mostrano velocità dei dati di decine di kbps, l'uso di strutture multi-sorgente/ricevitore come MIMO e schemi di modulazione avanzati può aumentare considerevolmente la velocità. È anche possibile utilizzare comunicazioni pulsate per aumentare il raggio di comunicazione nel tessuto. La luce ha anche il grande vantaggio di poter essere utilizzata senza preoccuparsi dell'esposizione alle radiofrequenze e della privacy, dice Katz. In precedenza, le comunicazioni radio sono state utilizzate principalmente per trasferire informazioni a dispositivi impiantati.

Terze parti o utenti malintenzionati possono, in linea di principio, jam collegamenti di comunicazione, intercettare i segnali, e accedere ai dispositivi. Recenti ricerche mostrano anche che pacemaker e defibrillatori commerciali possono essere hackerati, che alla fine ha portato a massicci richiami di dispositivi. Comunicazioni basate sulla luce, d'altra parte, è locale che praticamente impedisce tentativi di hacking remoti, Katz fa notare.

Il team migliora continuamente l'impostazione della misurazione. Le funzionalità imminenti includono un preciso controllo della temperatura dei campioni. "Abbiamo in programma di continuare misurazioni estese per essere in grado di caratterizzare i tessuti biologici come mezzo per le comunicazioni wireless, " dice Katz. "In base ai risultati, saremo in grado di sviluppare modelli di canale e progettare trasmettitori e ricevitori ottimizzati per il canale. Abbiamo anche in programma di confrontare le comunicazioni radio e ottiche nei biotessuti".

Katz ha un chiaro obiettivo a lungo termine. "Nel futuro, saremo in grado di svolgere funzioni ICT mediche chiave come la diagnostica, trattamento, comunicazone wireless, Attivazione, inibizione e monitoraggio delle attività cellulari e altre sfruttando un sistema basato sulla luce unico e altamente sicuro, " dice Katz. "Una volta che comprendiamo i biotessuti come mezzo di trasmissione, possiamo progettare una catena di comunicazione completa abbinata ad essa."