Internet fra en lampe i stedet for en router
Britiske ingeniører har testet et trådløst system, der opnår hastigheder, der er fuldstændig uden for hjemmerouternes rækkevidde. De benyttede sig af laserlys og en teknologi, der allerede kendes fra moderne datacentre. Resultatet? Dataoverførsler på hundredvis af gigabit i sekundet, et energiforbrug svarende til batterisparetilstand og et helt nyt blik på trådløs forbindelser i hjemmet og på kontoret.
Det beskrevne system tilhører familien af løsninger kaldet Li-Fi og VLC (Visible Light Communication) – altså kommunikation ved hjælp af synligt lys. I praksis betyder det, at data ikke rejser via radiobølger som ved Wi-Fi eller 5G, men derimod via modulerede lysimpulser udsendt af specialiserede dioder eller lasere.
I det britiske eksperiment anvendte forskerne en matrix af miniature-lasere af typen VCSEL – præcis den komponenttype, der driver ultrahurtige forbindelser inde i datacentre. De arrangerede dem i et 5×5-gitter og behandlede hele opstillingen som én samlet super-hurtig sender-modtager-enhed.
Systemet opnåede en samlet overførselshastighed på 362,7 Gbit/s over en afstand på cirka to meter, med et meget lavt energiforbrug på cirka 1,4 nJ per bit.
Hver enkelt laser i matrixen overførte mellem 13 og 19 Gbit/s. Sammenlagt gav det et resultat, der langt overgår ikke blot hjemme-Wi-Fi, men også det store flertal af professionelle forbindelser, der i dag anvendes på kontorer og i serverrum.
Sådan lykkedes det at presse den hastighed ud
Hemmeligheden ligger i den måde, ingeniørerne "pakkede" data ind i lyset på. De anvendte en teknik kaldet frekvensdelt multipleksing – velkendt fra moderne mobilnet og Wi-Fi, men her overført til det optiske område.
Forenklet sagt: i stedet for at sende al information ad én "kanal" opdeler systemet den i mange smalle parallelle strømme. Hver strøm bærer en del af dataene, og tilsammen flyver de meget hurtigere afsted uden at øge transmissionsfejlene.
Energieffektiviteten er heller ikke uvæsentlig. Med de nævnte 1,4 nJ/bit kan en sådan lasersender håndtere enorme datamængder med et strømforbrug, der i en bygnings eller campus' målestok er mere fordelagtigt end traditionelle adgangspunkter.
I praksis er formålet med denne teknologi ikke at erstatte Wi-Fi, men at aflaste det og hjælpe de i forvejen overbelastede interne netværk.
Derfor vinder lyset over radiobølger
En enorm fordel ved Li-Fi er det tilgængelige båndbredde. Synligt lys råder over et område, der anslås at være op til 10.000 gange bredere end hele det moderne radiospektrum. Og radioområdet deles allerede i dag af radio, tv, Wi-Fi, mobilnet, Bluetooth og et hav af IoT-enheder.
I takt med at antallet af enheder i hjem og på kontorer vokser – fra bærbare computere over spillekonsoller til smarte pærer – bliver radiobåndet stadig mere overfyldt. Kommunikation via lys skubber det problem til side, fordi det opererer i et helt andet frekvensområde.
Eksempler på fordele ved et så bredt båndbredde med hurtig optisk teknologi:
- Download af adskillige HD-film på et splitsekund
- Lagfri cloud-gaming selv med de højeste grafikindstillinger
- Trådløse VR- og AR-arbejdspladser uden ledninger slengrende på gulvet
- Håndtering af tusindvis af sensorer og kameraer i én bygning uden gensidig forstyrrrelse
Forskernes egne estimater er klare: ved disse hastigheder er det realistisk at downloade op til 20 HD-film på blot ét sekund. Til sammenligning ville en typisk 1 Gbit/s fiberforbindelse have brug for adskillige minutter på det samme.
Laserbaseret internet versus hjemme-Wi-Fi
Den nye teknologi tager ikke arbejdet fra stueroutere. Den ændrer snarere den måde, disse selv vil blive tilkoblet resten af netværket på i fremtiden. Man kan forestille sig følgende scenarie:
| Anvendelsesområde | Wi-Fi's rolle | Laserforbudelsens rolle |
|---|---|---|
| Forbindelser mellem rum | Basisnetværk for telefoner, bærbare og smart-tv | Meget hurtige punkt-til-punkt-forbindelser mellem stationære enheder |
| Hjemmeserver / NAS | Adgang fra hele boligen | Ekspres-kopiering af store filer fra computer eller konsol |
| Kontor eller lille virksomhed | Forbindelser til gæster og mobile medarbejdere | Netværksskeleton i bygningen: forbindelser mellem switche, serverrum og arbejdspladser |
Laserforbindelser kan blive en slags "indendørs fiber i luften" – i stedet for at trække kabler mellem skriveborde eller rack-skabe ville det blot kræve installation af sendere og modtagere inden for hinandens synsfelt.
Sikkerhed: internet, der ikke trænger gennem vægge
Synligt lys og nær-infrarødt lys passerer ikke gennem uigennemsigtige vægge, døre eller møbler. Det er en begrænsning set fra et rækkevidde-perspektiv, men samtidig en markant fordel sikkerhedsmæssigt.
Signalet siver ikke ud af vinduet eller ind til naboens lejlighed, hvilket gør det langt vanskeligere at opsnappe udefra og sværere at forstyrre.
For virksomheder og institutioner i følsomme brancher – finans, sundhedsvæsen, forsvarsindustri – kan denne forbindelsesmodel reducere risikoen for aflytning. Selv i private hjem giver det en enkel fordel: naboen med en kraftig antenne kan ikke opsnappe aktiviteten i et lysbaseret netværk, med mindre vedkommende har direkte fysisk "indblik" til senderen.
Hertil kommer en lavere følsomhed over for forstyrrelser fra andre enheder. En mikroovn, en gammel router i den næste lejlighed eller Bluetooth fra en højtaler vil ikke påvirke lasernes signal.
Hvor vil et sådant system dukke op først
Selv om visionen om internet fra loftslamperne er fristende, vil de første naturlige anvendelsesområder formentlig være mere specialiserede miljøer. Der diskuteres allerede brug af teknologien i blandt andet:
- Datacentre – som supplement til eller erstatning for dele af de fiberoptiske forbindelser
- Hospitaler – hvor radiobølger ofte er begrænsede på grund af følsomt udstyr
- Lufthavne og togstationer – for at aflaste overfyldte Wi-Fi-netværk
- Fabrikker – til kommunikation med robotter og produktionslinjer, hvor det er vanskeligt at lægge nye kabler
- Universitetscampusser – ved overførsel af meget store forskningsmæssige datasæt
På forbrugermarkedet vil sådanne løsninger sandsynligvis dukke op senere, når komponentomkostningerne falder, standarderne er på plads, og der findes udstyr, der problemfrit kan samarbejde med eksisterende hjemmerouters og -modemer.
Hvad denne teknologi kan ændre i praksis
Hvis laserforbindelser finder vej til hjemmene, kan den måde, vi bruger netværket på, ændre sig markant. Det centrale adgangspunkt kan erstattes af specialiserede zoner med lynhurtig kommunikation. I stuen, ved tv'et og konsollen, kunne der for eksempel sidde et dedikeret optisk modul til gaming og streaming, mens der på arbejdsværelset ville være en sender til arbejdsstationen og filserveren.
Det er dog vigtigt at huske på begrænsningerne: en lysforbindelse kræver fri sigt mellem sender og modtager. Træder nogen ind imellem dem, svækkes eller forsvinder signalet. Producenter bliver derfor nødt til at finde smarte løsninger – reflekterende overflader, flere sendere i rummet eller automatisk skift til klassisk Wi-Fi ved midlertidig mangel på optisk dækning.
For slutbrugeren spiller standarder også en afgørende rolle. Ligesom Wi-Fi 6 og 6E i dag er blevet en selvfølge, vil standardiseringsorganisationer i de kommende år forsøge at ordne segmentet for lyskommunikation. Det er det, der afgør, om en bærbar computer, en telefon og et tv om nogle år rent faktisk kan "tale sammen" med en ny type sendere fra forskellige producenter.
Foreløbig viser testen på 362,7 Gbit/s over kort afstand én ting med al tydelighed: det potentiale, der gemmer sig i lyskommunikation, er enormt. Og det betyder, at vi i kapløbet om et hurtigere og mere energieffektivt internet langtfra har spillet alle vores kort – radio er ikke den eneste måde at sende data trådløst på.
