Li‑Fi: Wie Licht dein WLAN schneller und sicherer machen kann

Wenn das Smartphone per WLAN verbindet, bemerkst du vor allem Zuverlässigkeit oder Aussetzer. Lichtbasierte Funkverbindungen wie Li‑Fi arbeiten nach einem anderen Prinzip: Signale werden in der Flimmerrate von Leuchten kodiert, die für das Auge unsichtbar ist. Dadurch entsteht eine Übertragungsform, die sich gut für Räume eignet, in denen Mobilfunk oder herkömmliches WLAN problematisch sind – etwa wegen Störungen, strikter Sicherheitsanforderungen oder hoher Nutzerdichte.

Technisch ist Li‑Fi breit gefächert: einfache LED‑Modulationen, OFDM‑ähnliche Verfahren für Mehrbenutzerbetrieb bis hin zu Lasersystemen und WDM‑Techniken in Laboraufbauten. Einige Demonstrationen aus der Forschung erreichten in kontrollierten Bedingungen sehr hohe Datenraten; die relevanten Werte stammen aber oft aus Laborexperimenten. Für Leserinnen und Leser heißt das: Li‑Fi kann in bestimmten Situationen messbare Vorteile bringen, ersetzt Funknetzwerke aber nicht flächendeckend.

Grundlage ist sichtbares Licht oder nahes Infrarot, das in kleinen Helligkeitssprüngen moduliert wird. Diese Modulationen sind für das Auge nicht wahrnehmbar, aber ein Photodetektor wandelt die Helligkeitsänderungen in elektrische Signale zurück. Kernkomponenten sind: die Lichtquelle (meist LEDs oder Laser), die Modulations‑ und Codierungsstufe, und der Empfänger mit Photodiode und Signalprozessor.

Sichtbarkeit ist kein Kriterium: Die Datenübertragung nutzt Frequenzen, die weit schneller sind als das, was wir als Flimmern wahrnehmen können.

Modulationsverfahren reichen von einfachen Puls‑Amplitude‑Modulationen bis zu komplexen DCO‑OFDM‑Ansätzen. OFDM (orthogonales Frequenzmultiplexverfahren) teilt das verfügbare Spektrum in viele schmale Unterträger auf; das hilft, Störeinflüsse auszugleichen und erlaubt adaptives Bit‑Loading. Für Mehrbenutzerbetrieb verwenden Forscher OFDMA‑ähnliche Konzepte, die Ressourcen zwischen Clients aufteilen.

Ein weiterer Weg zu sehr hohen Raten sind Wavelength‑Division‑Multiplexing (WDM)-Aufbauten mit Lasern, die mehrere Farblinien gleichzeitig nutzen. Solche Experimente erreichten im Labor aggregierte Werte von über 100 Gbit/s; diese Höchstwerte entstammen kontrollierten Laborbedingungen und speziellen Laser‑Sendern (Quelle: arXiv, 2024). Für handelsübliche LED‑Leuchten sind realistische Werte typischerweise deutlich geringer und liegen oft im Bereich von einigen 100 Mbit/s bis wenigen Gbit/s, je nach Hardware und Umgebung.

Wichtig für den Betrieb sind zudem: Sichtverbindung (Line‑of‑Sight) oder zumindest starke direkte Beleuchtung, eine robuste Signalverarbeitung zur Kompensation von Nichtlinearitäten bei Laserquellen, und Eye‑Safety‑Nachweise, wenn Laser verwendet werden. Viele Standards wie IEEE 802.15.7 legen Grundprinzipien für Short‑Range Optical Wireless fest; diese Norm stammt allerdings aus 2018 und ist damit älter als zwei Jahre, bleibt aber als Referenz wichtig.

Wenn Zahlenauszüge hilfreich sind, zeigt die folgende Tabelle typische Bandbreitenbereiche in Abhängigkeit von Hardwaretypen:

Li‑Fi ist besonders dort interessant, wo physische Trennung und lokale Kontrolle wichtig sind. In Krankenhäusern etwa reduziert die Raumbegrenzung das Risiko, dass sensible Daten über Wände abgehört werden. In Fabriken mit hohen elektromagnetischen Störungen liefert Lichtkommunikation eine störungsfreie Verbindung für Sensoren und Steuerungen. Auch in Klassenzimmern oder Konferenzräumen kann Li‑Fi helfen, die lokale Bandbreite zu erhöhen, ohne das Gebäudefunknetz stark auszubauen.

Ein zugängliches Beispiel: In einem Konferenzraum mit vielen Teilnehmern kann eine Li‑Fi‑Decke punktuelle Hochgeschwindigkeitszugänge bereitstellen, während das Gebäude‑WLAN als Fallback für Mobilgeräte dient. Damit lassen sich Engpässe an zentralen Access‑Points abfedern. In Museen und Ausstellungsräumen eröffnet Li‑Fi außerdem neue Möglichkeiten für standortbezogene Inhalte, weil das Signal sehr lokal bleibt.

Für Konsumenten sind heute erste Produktklassen verfügbar: Leuchten mit eingebauter Li‑Fi‑Elektronik, USB‑Dongles mit Photodetektor und spezialisierte Router‑Module. Hersteller wie pureLiFi liefern Whitepapers mit Einsatzszenarien, zugleich empfehlen Forschungsergebnisse, Herstellerangaben durch unabhängige Tests zu prüfen. In vielen Fällen ist ein hybrider Ansatz sinnvoll: Li‑Fi ergänzt WLAN, statt es vollständig zu ersetzen.

Praxisfragen sind oft organisatorisch: Wer verwaltet das Li‑Fi‑System, wie wird Authentifizierung gelöst, und wie läuft das Handover zwischen Lichtzellen, wenn sich Nutzer im Raum bewegen? Hier kommen Netzwerkarchitekturen ins Spiel, die OFDMA‑ähnliche Zuweisung, nahtlose Fallbacks auf RF und zentrale Management‑Controller kombinieren.

Der größte Vorteil von Li‑Fi liegt in der räumlichen Abschirmung: Licht passiert in der Regel keine Wände, was die Wahrscheinlichkeit des Abfangens reduziert. Das macht Li‑Fi attraktiv für sensible Umgebungen. Zudem verringert es Funküberlastung in dichten Anlagen, weil viele Lichtzellen dichter platziert werden können, ohne sich gegenseitig auf die gleiche Weise zu stören wie Funkkanäle.

Auf der anderen Seite sind Reichweite, Penetration und Mobilität Herausforderungen. Li‑Fi ist stark auf Sichtbedingungen angewiesen; Sonneneinstrahlung oder starke Ambientbeleuchtung können Störungen verursachen. Die Uplink‑Problematik (also wie das Gerät zurücksendet) wird häufig mit infraroten Sendern oder Hybrid‑Lösungen gelöst. Bei bewegten Nutzern müssen Handovers so gestaltet sein, dass Verbindungen stabil bleiben.

Sicherheitsbetrachtung: Physische Abschirmung ist kein Allheilmittel. Angriffe sind weiterhin möglich, etwa durch manipulierte Leuchten oder kompromittierte Management‑Systeme. Daher ist eine durchdachte Sicherheitsarchitektur nötig: Authentifizierung auf Netzwerkebene, Verschlüsselung der Datenströme und Monitoringsysteme, die ungewöhnliche Lasten oder neue Lichtquellen erkennen.

Ökonomisch gesehen ist Li‑Fi heute teurer als standardisierte WLAN‑Infrastruktur, vor allem bei größerer Flächendeckung. Für spezielle Anwendungen mit hohen Sicherheitsanforderungen oder präziser Lokalisation kann sich die Investition jedoch rechnen. Für allgemeine Büro- oder Heimnetzwerke bleibt häufig ein hybrider Betrieb die praktikabelste Lösung.

Die Forschung konzentriert sich auf mehrere Pfade: bessere Modulationsschemata für handelsübliche LEDs, robuste Mehrbenutzerverfahren (OFDMA‑Ansätze), und die Integration von Li‑Fi in bestehende Netzwerkarchitekturen als kontrollierbares Access‑Layer. Standardisierungsarbeit bei IEEE und ETSI treibt die Interoperabilität voran; parallel entstehen Herstellerlösungen, die das Management großer Lichtzellennetze vereinfachen.

Technisch sollten zukünftige Systeme die Energieeffizienz der Leuchten berücksichtigen und gleichzeitig modulare Upgrades erlauben. Wenn Li‑Fi‑Module als optionale, standardisierte Komponenten in Leuchten integriert werden, sinken die Einstiegskosten. Für sehr hohe Datentraten bleiben Laser‑ und WDM‑Ansätze spannend, ihre praktische Nutzung setzt jedoch zusätzliche Anforderungen an Sicherheit und Safety‑Zertifikate.

Für Anwender sind zwei Entwicklungen relevant: 1) ein stärkeres Zusammenspiel mit WLAN als Fallback und 2) Management‑Plattformen, die Handover, QoS und Sicherheitsrichtlinien zentral steuern. Institutionen mit hohen Sicherheitsanforderungen werden vermutlich zuerst auf Hybridlösungen setzen. Auf Verbraucherseite können sich spezialisierte Anwendungen wie lokal gesteuerte Medienverteilung oder AR/VR‑Setups als erste Killer‑Use‑Cases erweisen.

Zusammengefasst: Li‑Fi hat Potenzial als ergänzende Technologie, vor allem dort, wo lokale Kontrolle, Sicherheit oder Entlastung von Funkbändern gefragt sind. Ob und wann Li‑Fi breiter einzieht, hängt von Standardisierung, Kostenreduktion und praktischen Feldtests ab.

Li‑Fi nutzt Licht als zusätzlichen Übertragungsweg mit klaren Stärken bei Sicherheit, Lokalität und zusätzlicher Kapazität in dicht genutzten Umgebungen. Laborversuche zeigen sehr hohe Datenraten, doch diese Zahlen gelten meist nur für spezialisierte Setups. Im Alltag ist Li‑Fi heute am sinnvollsten als Ergänzung zu WLAN: dort, wo räumliche Abschirmung, geringe elektromagnetische Interferenz oder präzise Lokalisierung wichtig sind. Entscheidender als einzelne Höchstwerte sind belastbare Feldtests, standardisierte Schnittstellen und ein verlässliches Management von Handover und Sicherheit.