I et britisk laboratorium er et trådløst system blevet afprøvet, der er så hurtigt, at din nuværende wifi-router nærmest virker oldtidsagtig ved siden af det.
Ved hjælp af lynhurtige laserlystråler opnåede ingeniører en rekordhastighed på over 360 gigabit per sekund over en afstand på to meter. Det anslås at være cirka 4.000 gange hurtigere end det, de fleste hjemmerouters kan præstere i dag — og det åbner døren på vid gab til en helt ny måde at kommunikere trådløst indendørs på.
Fra radiosignal til lysstråle
Den nye teknologi benytter sig ikke af radiobølger som wifi eller 5G, men af lys. Mere præcist drejer det sig om en matrix af såkaldte VCSEL-lasere — små, vertikale halvlederlasere, der allerede i dag anvendes i datacentre og i visse smartphonesensorer.
Forskerne anbragte et gitter på 5 gange 5 af disse lasere ved siden af hinanden. Hver enkelt laser sender data afsted med sin egen hastighed på mellem cirka 13 og 19 gigabit per sekund. Tilsammen producerede de under testen et samlet dataflow på 362,7 gigabit per sekund over en kort afstand på to meter.
Det svarer til at downloade omkring 20 HD-film på cirka ét sekund — forudsat at resten af kæden er lige så hurtig.
Med disse tal hører systemet til blandt de hurtigste trådløse optiske forbindelser, der hidtil er blevet demonstreret i et laboratorium.
Hvordan opnår de sådanne hastigheder?
Tricket ligger i den måde, signalet moduleres på. Laserne anvender frekvensmultipleksing: den samlede båndbredde opdeles i flere smalle kanaler, der alle bærer data på samme tid. Forestil dig en bred motorvej, der er opdelt i snesevis af kørebaner, hvor hver bane har sin egen trafik.
Ved smart at fordele og udnytte disse "kørebaner" optimalt, presser ingeniørerne enorme datamængder igennem den samme lysstråle. Og de kigger ikke kun på hastighed — energiforbruget er ligeledes i fokus.
Det målte energiforbrug per bit landede på omkring 1,4 nanojoule. Det er markant lavere end mange nuværende wifi-løsninger, som bruger mere strøm på den samme datamængde. For datacentre, fabrikker og AR/VR-anvendelser er det en betydelig fordel, eftersom strømforbruget vejer tungt i regnskabet.
Ikke en wifi-afløser, men et kraftfuldt supplement
På trods af de imponerende hastigheder er systemet ikke tænkt som en direkte erstatning for wifi. Forskerne ser derimod deres teknologi som et supplement til eksisterende trådløse netværk.
- Wifi, 4G og 5G: ideel til mobile enheder og kommunikation gennem vægge
- Bluetooth: velegnet til korte afstande og mindre datamængder
- Lysbaserede systemer (Li-Fi, VLC): ekstremt høje hastigheder der, hvor fri sigtelinje er mulig
Ved at lade en del af datatrafikken løbe via lys kan presset på eksisterende radiosystemer mindskes. Det giver mere kapacitet og bedre ydelse — særligt på travle steder som kontorer, universiteter og begivenhedslokaler.
Hvad er Li-Fi, og hvad gør VLC?
Teknologien er tæt beslægtet med Li-Fi og VLC — to begreber, du sandsynligvis kommer til at høre meget mere til i de kommende år.
Li-Fi: internet via lamper
Li-Fi står for "light fidelity" og bruger synlige eller nær-infrarøde lyskilder til at sende data. En LED-pære kan for eksempel blinke usynligt for det menneskelige øje, hvor mønsteret indeholder information. En modtager — som en særlig sensor i en bærbar computer — oversætter derefter dette mønster til data.
Den største fordel er, at lys har et enormt bredt spektrum. Det brugbare lysspektrum anslås at være omkring 10.000 gange større end det samlede radiospektrum, vi i dag anvender til wifi, 4G og 5G tilsammen. Det betyder gigantisk plads til ekstra datastrømme, uden at frekvenser forstyrrer hinanden.
VLC: synlig lys-kommunikation
VLC (Visible Light Communication) er den bredere betegnelse for kommunikation via synligt lys. Li-Fi er en del heraf, men det dækker også enklere anvendelser som information i lydsignaler fra trafiklys, butiksbelysning der kommunikerer med sensorer, eller indendørs navigation i store bygninger.
Det nye britiske lasersystem hører til i samme familie — men i den yderste ende af hastighedsskalaen. Hvor klassisk Li-Fi typisk sigter mod hastigheder svarende til eller lidt over wifi, skyder denne type lasersystemer allerede nu op i hundredvis af gigabit per sekund.
Mere sikkert fordi lys ikke passerer gennem vægge
En bemærkelsesværdig egenskab ved lysbaseret kommunikation er den fysiske begrænsning. Lys trænger ikke igennem en betonvæg, hvilket betyder, at signalet forbliver i ét rum. For sikkerheden er det en klar fordel.
Den der befinder sig uden for det belyste område, modtager simpelthen intet signal — og kan derfor heller ikke nemt aflytte forbindelsen.
Det gør Li-Fi og lignende systemer attraktive på steder, hvor fortrolige data er i omløb: tænk hospitaler, forskningscentre, forsvarsanlæg eller bestyrelseslokaler. Forstyrrelser fra nabonetværk mindskes også, fordi signalet ikke rækker længere end det rum, lyset oplyser.
Hvad kan du konkret bruge det til?
Den aktuelle demonstration fandt sted over to meter i et kontrolleret laboratoriumsmiljø. I stuen eller på kontoret kommer der yderligere faktorer i spil: bevægende mennesker, møbler, sollys og forskellige typer belysning. Alligevel tegner der sig allerede nogle klare anvendelsesscenarier.
| Anvendelse | Fordel ved lyssystemer |
|---|---|
| AR/VR-briller | Ultrahurtig forbindelse til skarpe billeder uden kabel |
| Industrirobotter | Pålidelig, forstyrrelsesresistent forbindelse på produktionsgulvet |
| Datacentre | Korte, energieffektive forbindelser mellem serverreoler |
| Tog og fly | Lokal superhurtig forbindelse per kupé eller kabine |
| Uddannelse og laboratorier | Kontrolleret, sikker netværksadgang per lokale |
I sådanne omgivelser kan man i høj grad styre, hvor lyset når hen — og det gør det langt nemmere at holde forbindelsen stabil og sikker.
Udfordringer: sigtelinje, støjkilder og hardware
Der er dog også knaster ved teknologien. Lysforbindelser kræver i mange tilfælde direkte eller næsten direkte sigtelinje. Går du forbi sensoren med ryggen til, falder kvaliteten hurtigt. Designere må derfor arbejde med smart lysrefleksion, flere lyskilder i samme rum eller sensorer, der kan følge bevægelse.
Støjkilder spiller ligeledes en rolle. Kraftigt sollys, intenst lysstofrør eller dekorationsbelysning kan påvirke signalet. Der er brug for avancerede filtre og algoritmer for at trække de nyttige data ud af alt det lyskaos.
Derudover støder vi på helt praktiske forhindringer: bærbare computere, smartphones og tablets skal have egnede modtagere. Det kræver nye chips, nye standarder og aftaler mellem producenter. Uden en indbygget modtager forbliver et sådant system begrænset til specialudstyr.
Hvor langt er det fra din stue?
Hastigheden på 362,7 gigabit per sekund er en laboratorierekord — ikke en forbrugerstandard. For en gennemsnitlig husstand er barren lavere, men stadig langt højere end i dag. Tænk titusinder til hundredvis af gigabit per sekund inden for ét rum, når teknologien er videreudviklet til overkommelige produkter.
Inden da følger nye eksperimentelle opstillinger: større afstande, flere lasere i én matrix, tests i realistiske kontormiljøer og til sidst pilotprojekter hos virksomheder. Sideløbende hermed arbejder standardiseringsorganisationer og chipproducenter på fælles aftaler og ny hardware.
Hvad kommer du til at mærke som bruger?
For slutbrugere handler det i sidste ende ikke om præcise gigabittallene, men om oplevelsen. Sider der loader øjeblikkeligt, spil uden mærkbar forsinkelse, videoopkald i 8K-kvalitet og flere personer, der streamer samtidig uden hakken.
Et konkret scenarie: en loftlampe i stuen, der ud over lys også udsender data. Dit tv, din spillekonsol og din bærbare computer kommunikerer via lys med en modtager i rummet, mens din smartphone fortsat bruger wifi eller 5G til mobilitet. Routeren fordeler trafikken intelligent mellem radio og lys, afhængigt af hvad din enhed har brug for.
For virksomheder ligger gevinsten primært i kapacitet og energieffektivitet. Færre tykke kabelbundter, mere fleksible arbejdspladser og netværk, der er lettere at skalere op uden at hænge nye accesspoints op overalt. Særligt på kontorer, hospitaler og fabrikker kan et sådant lyslag oven på det eksisterende netværk give en markant hastighedsgevinst.
Den der allerede nu planlægger fremtidig netværksinfrastruktur, gør klogt i at tænke lysbaserede systemer ind i ligningen. En ekstra rørføring til loftarmaturerne eller en smart opdeling af belysningszoner kan senere gøre forskellen mellem en god idé og en reel lysforbindelse med hundredvis af gigabit per sekund.
