Artikel top billede

(Foto: Computerworld)

Glem Wi-Fi, ny lysteknologi giver dig superhastighed på nettet

Mange spår, at en ny teknologi baseret på lysglimt i fremtiden vil sikre samfundet hurtigere og bedre internetforbindelse, end dagens signaler kan levere. Dermed får både Wi-Fi, Bluetooth, NFC og 5G gedigen konkurrence.

Af Palle Vibe, Alt om Data

Denne artikel er oprindeligt bragt på Alt om Data. Computerworld overtog i november 2022 Alt om Data. Du kan læse mere om overtagelsen her.

Tilbage i 2011 demonstrerede den tyske fysiker Harald Haas, at morseglimt fra LED-pærer faktisk kan formidle mere information end en mobilmast. Teknologien, som nu kaldes ”Li-Fi” (Light Fidelity) arbejder i dag for det meste med infrarødt lys på samme måde som den infrarøde fjernbetjening til din elektroniske hjemmeunderholdning.

Det kræver ikke særlig kompliceret elektronik at modulere (altså tænde og slukke) lyset fra en infrarød lysdiode lynhurtigt og dermed ”morse” information, som kan modtages af en simpel lyssensor og omsættes til elektromagnetiske signaler, som en computer kan opfatte. Og på den måde er det med ét slag muligt at formidle to-vejs data fra servere eller internettet.

Det er en ny teknologi, der umiddelbart har mange fordele sammenlignet med traditionel radiobaseret Wi-Fi. For det første kan lysbølger fokuseres meget skarpt og opretholde helt stabil forbindelse, selv i områder, hvor der ikke er direkte synslinje mellem sender (lyskilden) og modtager (en computer eller anden enhed), da Li-Fi-glimt kan reflekteres fra vægge og andre ting i omgivelserne.

Et mødelokale i Ørestaden

Da de enkelte lyskilder i et Li-Fi-system endvidere overlapper hinanden, vil modtagelsen være lige god, hvor end du befinder dig eller bevæger dig i lokalet. Forudsætningen er naturligvis, at der er tændte lyskilder til stede, men det har vist sig, at lyset kan dæmpes ned til næsten ingenting, uden at hverken transmissionens kapacitet eller præcision går tabt.

De nye versioner af Li-Fi bruger infrarødt lys, som er usynligt for det menneskelige øje, og Li-Fi baseret på infrarød kommunikation virker derfor lige godt i dagslys, kunstlys og i mørke. Et af de teknologifirmaer, der virkelig tænker i Li-Fi, er Signify, der blandt andet var den første globale belysningsvirksomhed, der indbyggede Li-Fi i almindelige kontorbelysningsarmaturer.

Signify (tidligere kendt som Philips Lighting) rangerer som verdens førende virksomhed inden for lysteknologi til såvel den professionelle som den private sektor og står med 38.000 medarbejdere på verdensplan bag mere end 100 Li-Fi-projekter over hele verden.

I Danmark har Signify lokaler i KLP-kontorbygningen på Arne Jacobsens Allé i Ørestaden, og her har den danske afdeling i forbindelse med en flytning haft mulighed for at skifte al indendørs belysning og inddrage det sidste nye inden for arbejdslys i deres kontormiljøer inklusive trådløs lysstyring. Men derudover har afdelingen installeret Li-Fi i et af de mødelokaler, der også fungerer som showroom.

”Det drejer sig om Signifys eget Li-Fi-system, som hedder Trulifi,” fortæller Anne-Cathrine Tjørnehøj, der er PR & Integrated Communication Manager hos Signify Danmark.

”Installationen af et Trulifi-system er ganske ukompliceret. Løsningen i vores møde-lokale er centreret omkring et Li-Fi-modem, der fungerer som access-point og er forbundet til internettet med et kabel og derudover har kabelforbindelse til i alt fire transceivere (kombinerede sendere og modtagere af infrarøde Li-Fi-signaler).”

”Da Signify i forvejen producerer og sælger Philips belysningsløsninger, kan disse fire transceivere monteres i Philips loftsarmaturer eller direkte i loftet. Fra loftsplaceringen kan hver transceiver dække et areal på cirka 2,4 kvadratmeter. De fire transceivere kommunikerer via infrarødt lys ned til to Li-Fi USB-dongles, som kan tilsluttes de computere, der er i lokalet, og omsætter de infrarøde lyssignaler til elektromagnetiske data. Samme USB-dongles sender også Li-Fi-signaler retur til transceiverne og videre til det omtalte access-point, så systemet kan formidle data begge veje, hvilket sker i 128-bit krypteret form. Desuden bliver alle data 128-bit kryp-teret. En løsning magen til denne vil typisk koste 12-15.000 kr. (eksklusive installation og opsætning). Teknologien er endnu ikke bygget ind i dagens computere eller mobiltelefoner. Men sådan er det med al ny teknologi. Der vil være en vis indkøringsperiode,” mener Anne-Cathrine Tjørnehøj.

Li-Fi i busser

Blandt de mange lokaliteter verden over, som Signify også har leveret Li-Fi til, er Volkspark stadion, der er hjemsted for Hamburg-fodboldklubben HSV Fußball AG. Denne sportsfacilitet kan rumme 57.000 tilskuere.

Men bygningens pressecenter har flere gange oplevet et så massivt pres på det installerede Wi-Fi-system, at det har været ved at gå ned, når tusindvis af sportsjournalister har forsøgt at tilgå nettet, og systemet samtidig har skullet slås med interferens fra sportskommentatorernes hidsige mobiltelefoner. Det blev imidlertid afhjulpet, da Signify installerede 84 Philips LED-bestykkede PowerBalance-armaturer med Trulifi-transceivere.

Senest er Signify også begyndt at planlægge at installere Trulifi i busser, hvilket ikke bare kan sikre hurtigt og stabilt internet til passagererne, men også give dem mulighed for større komfort ved at kunne styre ventilation og lys ved deres plads. Eftersom Li-Fi virker ved hjælp af direkte punkt til punkt synslinje frem for mere diffus radioteknologi, hvor alle så at sige deler frekvenser med alle, bliver forbindelsen hverken påvirket af bussens bevægelser eller indvendige lysforhold.

Endnu fås Li-Fi ikke indbygget i computere, så forbindelsen til Trulifi-systemets transceivere etableres med en USB-dongle.

Også luftfarten vil kunne inddrage Li-Fi i flyene, så passagererne kan komme på internettet uden at forstyrre maskinernes radiokommunikation. Alle passagerfly har i forvejen installeret lys, skærme og ofte også anden elektronisk underholdning i kabinen og ved flysæderne, og Li-Fi vil kunne forenkle flyets ledningsforbindelser kolossalt ved at streame informationer, film og musik direkte fra kabinebelysningen til hver enkelt passagerplads – og på den måde spare mange kilometer kabler og wirer.

Det vil samtidig spare vægt og plads og vil dermed også være til gavn for CO2-udledningen. Det vil være nemmere at kunne tilgå nettet uden om lokal Wi-Fi og vil ydermere kunne give passagererne mulighed for til eksempel bestille bestemte serveringer og anden forplejning fra flysædet.

På lidt længere sigt kan det blive muligt at forbinde og bruge eget udstyr til at gå online uden risiko for at komme til at indvirke på flyets følsomme elektroniske udstyr. Passagererne vil oven i købet kunne kommunikere og spille sammen indbyrdes og vil i det hele taget kunne have samme forbindelsesoplevelse i luften som på jorden.

Signify har indgået partnerskab med den franske producent af flyteknologi Latécoère, der leverer løsninger til mange af de største internationale flyselskaber, for at kunne samarbejde om at udvikle Li-Fi-systemer til kommerciel flyvning og har desuden tilknyttet den sydkoreanske specialproducent af kabineudstyr til fly Huneed Technologies som tredje partner i samarbejdet.

Som skabt til kommunikation på fly

Li-Fi og IoT

”Der er flere fordele ved Li-Fi sammenlignet med traditionel radiobaseret Wi-Fi,” siger Kim Hardi Nielsen, der er produktchef hos Signify.
”Hastigheden vil i fremtiden blive hurtigere end ved Wi-Fi. I dag kan både download og upload ske med hastigheder på 200 Mbps, hvilket er hurtigt nok til at kunne streame op til tredive tv-film i Full HD. Men med Trulifi-systemet til industriel anvendelse, der udnytter trefarvet lys, kan der opnås en rækkevidde på op til 8 meter og hastigheder på 250 Mbps. I vores testfaciliteter har vi kunne måle markant større hastigheder faktisk op til 2 Gbps.”

Nok en fordel ved Li-Fi-teknologi er en større båndbredde. I 2020 vil der skønsmæssigt være over 50 milliarder IoT-enheder koblet på nettet, og de eksisterende frekvensbånd, som benyttes af radiotransmission (og dermed også Wi-Fi), er ved at blive opbrugte.

Signify sælger Li-Fi som et komplet system med alle nødvendige enheder og tilslutninger. USB-donglen tilsluttes den enhed, der skal modtage Li-Fi-informationen.

Men synligt lys ligger i et frekvensspektrum, der er omkring 1000 gange større, og lysbølger er ydermere ufølsomme over for elektromagnetiske forstyrrelser, ligesom et Li-Fi-systems latency (tidsforsinkelse) er hen ved tre gange mindre end for et Wi-Fi-system. Li-Fi vil derfor være potentielt egnet til fremtidens hjemme-kontorer og til elektronisk hjemmeunderholdning. Det vil endda kunne håndtere både AR og VR.

Synligt lys kan i modsætning til radiobølger udbredes i vand. Det har fået blandt andet den amerikanske flåde til at forsøge sig med Li-Fi i ubåde. Det er et minus, at mens Wi-Fi nemt kan række op til 25-30 meter, er Li-Fi generelt begrænset til 10 meter, og transmissionshastigheden falder drastisk med afstanden, ligesom Li-Fi kan blive forstyrret af objekter, der skygger. Til gengæld er strømforbruget meget mindre, og teknologien er dermed også mere miljøvenlig.

Li-Fi er mere sikkert

Blandt mulige anvendelser er pålidelige forbindelser mellem computere, robotter og maskiner på steder, hvor traditionel radiokommunikation enten ikke er egnet eller kan skabe interferens – i samlehaller, hospitalsmiljøer og operationsstuer, hvor der findes følsomt elektronisk udstyr.

Men Li-Fi vil også være oplagt til brug inden for forskning og til firmaer, hvor der skal transmitteres store datafiler med størst mulige sikkerhed og hastighed, som det eksempelvis er tilfældet i datacentre. Derudover vil banker, skoler og andre undervisningsinstitutioner samt både militær og politi kunne have glæde af Li-Fi, der er utrolig stabilt og kan levere samme hastighed næsten uanset, hvor mange brugere, der benytter systemet ad gangen.

”Men én af de ting, der afgørende skiller Li-Fi fra Wi-Fi, er sikkerheden,” fremhæver Kim Hardi Nielsen. ”Mens radiotransmission kæmper mod større sikkerhedskrav og cyberkriminalitet, kan lysbølger let afskærmes og holdes inden for de områder, hvor de er tænkt at skulle fungere. Og da lys heller ikke kan gå gennem mure og vægge, vil det næsten være umuligt at hacke sig ind i et Li-Fi-system. Og selv om en hacker teoretisk vil kunne påvirke et Li-Fi-signal gennem et kontorvindue, kan det simpelt hen undgås ved at trække et gardin for vinduet,” føjer han til.

Lyskommunikation kan blinke trafikinformationer til biler – og mellem biler indbyrdes.

Blandt mere kreative anvendelser vil man kunne forestille sig Li-Fi brugt til indendørs navigation, hvor transceiverne ud fra deres placering vil kunne vise medarbejdere til nærmeste ledige mødelokale, lede museumsgæster rundt ad forskellige ruter til forskellige attraktioner og hjælpe flypassagerer til de rigtige gates.

Mange forestiller sig tilsvarende, at Li-Fi baseret på infrarøde lyskilder vil kunne installeres i trafiklys, gadelamper og sågar billygter. Fremtidens intelligente gadelamper vil på den måde kunne blinke trafikinformation til forbipasserende biler og give oplysning om trafikpropper eller andre problemer forude.

Standard på vej

Måske vil vi også komme til at se Li-Fi-teknologi indbygget i mobiltelefoner, og teoretisk er det ikke så kompliceret at modificere et smart-phonekamera til også at kunne bearbejde Li-Fi-signaler. Problemet er snarere at konstruere en Li-Fi-sender, der på sikker måde kan blinke infrarøde datasignaler tilbage til transceiverne.

Forskellige producenter har rygtevis meldt ud, at de arbejder med et mobilt LED-modem, som kan sende data med 1 gigabit i sekundet og er klar til at blive bygget ind i smartphones. Men om der reelt er nogen mobilproducenter, der arbejder med at integrere Li-Fi i deres mobiltelefoner, er uvist.

Foreløbig er Trulifi primært rettet mod det professionelle marked, kontorer, sundhedssektoren, hoteller og industrien, men meget tyder på, at Li-Fi som teknologi også vil finde vej ud til alle os andre. Det er dog endnu for tidligt at dømme Wi-Fi ude. En alvorlig hindring for udbredelsen af Li-Fi er nemlig, at der mangler internationale standarder.

Indtil videre arbejdes der på at lave en lysstandard, der læner sig op ad den anerkendte Wi-Fi-standard IEEE 802.11, men det vil dog nok være på plads i hvert fald inden for en tidshorisont på fem år, spår forskerne i dag. De to teknologier vil derfor i lang tid endnu eksistere side om side og supplere hinanden.

Internet kommer oppe fra loftet

Signifys Li-Fi-system Trulifi kan give et helt kontorlandskab trådløst internet ved at montere sendere ved kontorbelysningen i loftet.
Philips-loftsarmaturer er her påmonteret en transceiver, som Signify Danmark har opsat i deres mødelokale i Ørestaden.