Vil bruke lys til trådløse nett – slik fungerer «LiFi»

– Det er ikke bare kapasitet som er begrunnelsen for å bruke lys til trådløs overføring av data. I mange tilfeller er det å bruke radio ikke aktuelt, slik som i olje- og gassnæringen og på sykehus. Lys er hverken eksplosjonsfarlig eller går gjennom vegger, sier medgründer og sjefsteknolog i pureLiFi og professor ved University of Edinburgh, Harald Haas.

Haas peker på at behovet for mobildata vokser eksponensielt, og at vi er i ferd med å runde oppover på den såkalte hockeykøllekurven.

Radiospekteret trenger assistanse etter hvert som stadig flere skal dele på radioressursene. Vi tar i bruk VR og AR, fjerdegenerasjons industri, og alle slags roboter brer seg ut og vi skal ha smarte hjem og smarte byer.

– Jeg tror lys er løsningen. Det vil bli en viktig del av det digitale nervesystemet vi trenger for å få kapasitet nok til alt som skal sendes fram og tilbake. Ikke minst fordi lys kan tilby mye større datasikkerhet enn radio, sier Haas – som har holdt på med LiFi siden 2011. Han tror ikke det vil være noe problem å få overføringshastigheter på over én Gbit/s. Og det vil bli mindre belastning på slike lysbaserte nett enn på radionett fordi kapasiteten kan gjentas rom for rom.

– Det betyr at individer eller få personer kan dele den samme kapasiteten, sier han.

• Nå kommer 802.11ax: Den neste trådløs­standarden heter Wi-Fi 6

Teoretisk enormt

Bare i den synlige delen av det optiske spekteret er det rundt 300 THz (terahertz) kapasitet. Det kan deles opp i blokker som hver gir mer enn nok kapasitet, og det kan teoretisk gi tusen ganger mer spekter enn i radioområdet. Men det stopper ikke der. Ved å ta i bruk deler av det infrarøde spekteret kan man doble en gang til.

– Det er fult mulig å ta i bruk IR-spekteret opp til 1500 nm bølgelengde, sier han.

Vanlige lysdioder

Selv med vanlige, billige hvite lysdioder som lages av blå lysdioder med et frekvensendrende belegg, er det mer enn nok kapasitet – selv om de er svært langt fra de teoretiske tallene.

– Slike dioder har best spekter i de blå og gule frekvensene, sier han.

For å gjøre signalet robust bruker pureLiFi OFDM – Ortogonal Frekvens Divisjon Modulasjon. Det er en frekvensdelt måte å modulere lysbølgene på over flere bølgelengder som er tolerant mot feil. På vanlige og veldig billige lysdioder oppnår de rundt 100 Mbit/s. Det kan høres lite ut, men de kan oppnå det fra hvert av lyspunktene ved å endre litt i frekvensene de utnytter.

– Ved å gå til en annen variant av hvitt lys som produseres ved å blande tre lysdioder, en rød, en grønn og en blå, kan vi øke overføringskapasiteten til rundt 15 Gbit/s på to meters hold – som ofte er normalt under en lyskilde. Da snakker vi om en pris på lysdioden på rundt en dollar. Er det behov for mer kapasitet kan vi legge til en infrarød diode, og eventuelt flere farger, sier Haas.

Haas sier at rekkevidde ikke er noe stort problem. LiFi rekker så langt det er praktisk og ønskelig, men ikke på kilometerhold, selv om det er mulig å sende data modulert inn i lasere på rundt en kilometer avstand.

– I et rom med vanlig lysspredning er to til tre meter vanlig rekkevidde, men dette handler om design og den kan være høyere sier han.

• Dette skal være den første mobilen som får støtte for Wi-Fi 6

Lysindustrien trenger dette

Haas peker på at LiFi er noe lysindustrien trenger. De må verdiøke det de selger.

– Den gamle forretningsmodellen deres er i ferd med å fordampe. Når alle har gått over til LED-lamper så varer de rett og slett for lenge til å opprettholde størrelsen på industrien. Det at de kan bygge dataoverføring inn i lyskildene vil øke potensialet for industrien. Vi har interessenter, men jeg kan ikke si hvem vi snakker med, sier han.

Det hjelper ikke med aldri så mye lysdata fra taket om ikke det finnes noe som kan ta imot. Det ser ikke Haas på som noe stort problem. I starten, før WiFi ble bygget inn i PC-er, mobiler og mye annet var det snakk om dongler i PC-en. Det kommer til å bli modellen her også, og slike dongler er allerede utviklet.

Haas tror ikke at LiFi på noen måte vil erstatte WiFi. Dette er et komplement for å øke kapasiteten.

Standardiseres

Systemer et allerede i bruk på rundt hundre ulike testinstallasjoner og det er en standard på gang. IEEE, som standardiserer WiFi, har kalt LiFi-standarden for 802.11.bb. Den første utgaven av standarden kommer i 2021. Dette er et stort samarbeid mellom mange selskaper og som ønsker å levere IP til standarden.

– Det er bare et spørsmål om tid før vi alle får data over lys i dingsene våre, sier Haas.

• NRK sender TV over 4G/5G. – Vi kunne i teorien brukt det til radio også