Nytt ljusinternet når 362 Gbit/s: tusentals gånger snabbare än ditt wifi

Från radiovågor till ljus: därför är det här testet så anmärkningsvärt

Forskare har demonstrerat en anslutning som når hela 362,7 Gbit/s över korta avstånd. Tanken är inte att ersätta wifi, utan att skapa en turbokanal som kan avlasta befintliga nätverk samtidigt som den förbrukar betydligt mindre energi.

Det nya systemet använder inte radiovågor som wifi, 4G eller 5G — det arbetar med ljus. Mer specifikt ett rutnät av mycket små halvledarlasrar som kallas VCSEL (vertikalt emitterande lasrar), vilka redan är välkända från datacenter där de driver ultrasnabba fiberoptiska förbindelser.

I testuppställningen använde ingenjörerna en matris bestående av 5 gånger 5 lasrar. Tillsammans levererade de en total datahastighet på 362,7 Gbit/s över ungefär två meters avstånd. Det placerar försöksuppställningen bland världens snabbaste optiska trådlösa system.

Med 362,7 Gbit/s skulle man i teorin kunna ladda ner cirka 20 HD-filmer på bara en sekund.

Varje enskild laser i rutnätet nådde mellan 13 och 19 Gbit/s individuellt. Energiförbrukningen var dessutom extremt låg — omkring 1,4 nanojoule per överförd bit. Det är långt mer effektivt än de vanliga wifi-routrar och accesspunkter vi känner till idag.

Inte ”farväl till wifi”, utan en helt annan hastighetsnivå

Forskarna vill inte ersätta wifi. Målet är att lägga till ett extra lager ovanpå: en blixtsnabb, energisparande förbindelse som hanterar de tunga dataströmmarna, så att resten av nätverket får mer utrymme att arbeta med.

• Wifi och 5G förblir användbara för bred täckning och mobilitet
• Ljuskommunikation tar över uppgifter som kräver maximal hastighet och minimal fördröjning
• Datacenter, fabriker, kontor och sjukhus kan uppgradera sin trådlösa infrastruktur utan att dra nya kablar överallt

Testet visar framför allt vad som blir möjligt när vi släpper radiospektrumet. Radiovågor håller på att bli överbelastade, särskilt i livliga kontorsbyggnader och flerbostadshus. Ljus erbjuder mycket mer utrymme.

Li-Fi och VLC: internet via lampan

De använda teknikerna hör hemma under Li-Fi och VLC (Visible Light Communication). Här blinkar en ljuskälla så snabbt att det mänskliga ögat inte alls uppfattar det, medan mottagare problemfritt omvandlar variationerna till data.

Li-Fi har länge betraktats som ett intressant komplement till wifi, 4G och 5G. Tekniken bygger på kunskap från wifi-världen, men utnyttjar det synliga eller nära-infraröda ljusspektrumet istället för radiofrekvenser.

Det optiska spektrumet är cirka 10 000 gånger bredare än alla nuvarande radiofrekvenser tillsammans.

Eftersom det finns så mycket mer ”bandbredd i luften” öppnar det för tillämpningar som är svåra eller omöjliga med klassisk wifi. Det gäller exempelvis:

• Skarpa, trådlösa videoströmmar till AR- och VR-glasögon
• Ultrasnabb synkronisering av servrar i en datacenterhall
• Lokal backup och dataöverföring från kameror och sensornätverk
• Hyperresponsiva förbindelser till industrirobotar och produktionslinjer

Hur fungerar den extrema hastigheten tekniskt sett?

För att nå de 362,7 Gbit/s använde forskarna så kallad frekvensmultiplexering. Här delas en förbindelse upp i flera kanaler, där varje kanal har sin egen frekvens och körs parallellt, vilket lyfter den totala hastigheten avsevärt.

Varje laser i matrisen bär sin egen del av data. Genom att modulera och sammanfläta signalerna intelligent skapas en extremt snabb förbindelse. Energiförbrukningen hålls låg eftersom lasrarna arbetar effektivt och bara behöver täcka korta avstånd.

Den här typen av uppställning passar väl in i framtidens 6G-nätverk, där små, lokala ”hotspots” med enorm kapacitet spelar en allt större roll. Istället för en stor sändningsmast kommer det många små celler — även inomhus — som kompletterar varandra.

En säkrare signal: ljus tränger inte genom väggar

En markant fördel med ljusbaserade förbindelser är att strålen inte passerar genom tjocka väggar. Medan en wifi-signal lätt sprider sig till grannarna, stoppas ljuset vid en ogenomskinlig vägg.

Eftersom signalen stannar i rummet blir oönskad avlyssning svårare, och störningar mellan nätverk minskar.

För miljöer med stränga krav på datasäkerhet — som sjukhus, banker eller offentliga byggnader — kan det vara en avgörande fördel. Åtkomst begränsas till de rum där ljusstrålen faktiskt finns.

Nackdelen är däremot uppenbar: det krävs alltid en direkt eller nästan direkt siktlinje mellan sändare och mottagare. Blockeras signalen av ett objekt faller förbindelsen. I praktiken kräver det noggrann placering av lampor och flera accesspunkter per rum.

Vad kan detta betyda i hemmet och på kontoret?

Om den här typen av system vidareutvecklas och blir billiga kommer inredningen av nätverk inomhus och på arbetsplatser sannolikt att förändras markant. Här är några tänkbara scenarier:

• I vardagsrummet sänder en ljusmodul bakom tv:n enorma mängder data till spelkonsoler och mediacenter
• På kontor levererar smarta takljus inte bara belysning, utan också internet till bärbara datorer och mötesdisplayer
• I fabriker förbinder ljusstrålar rörliga robotar och sensorer — helt utan sårbara kablar på golvet

Wifi förblir användbart i dessa situationer för smarttelefoner och enheter som inte alltid befinner sig inom ljusfältet. Ljusförbindelsen fungerar då som motorvägen, medan wifi utgör de lokala sidogator.

När kan konsumenter märka skillnad?

Det finns vanligtvis ett stort steg från en lyckad labdemonstration till en produkt i vardagsrummet. Standarder måste utvecklas, chips måste bli billigare, och tillverkare måste integrera tekniken i lampor, routrar och telefoner.

Li-Fi-produkter finns redan, främst för nischapplikationer. Hastigheterna ligger där fortfarande långt under de 362,7 Gbit/s från försöket, men riktningen är tydlig. I takt med att fler tillverkare kommer in uppstår ekosystem där bärbara datorer, surfplattor, tv-apparater och IoT-enheter kan kommunicera direkt via ljus.

För konsumenter kommer hastighet inte nödvändigtvis vara det enda argumentet. Färre störningar i lägenhetsområden, lägre energiförbrukning per gigabyte och bättre säkerhet per rum kan väga minst lika tungt.

Det här bör du veta om Gbit/s, latens och energiförbrukning

De 362,7 Gbit/s låter abstrakt. Ett par konkreta jämförelser hjälper till att sätta det i perspektiv:

Utöver hastighet spelar latens en viktig roll. Optiska system kan hålla fördröjningen mycket låg, vilket är en fördel för online-spel, AR-applikationer och fjärrstyrning. Den låga energiförbrukningen per bit gör tekniken särskilt intressant i en tid då datatrafiken växer år för år, och energikostnaderna väger tyngre och tyngre.

Den som i framtiden designar ett nytt kontor eller en fabrik kommer oftare att ställas inför valet: ska jag dra nya nätverkskablar överallt, eller kombinerar jag fiberförbindelser till några centrala punkter med ljusbaserade förbindelser i de enskilda rummen? Det valet kan få stora konsekvenser för flexibilitet, underhåll och den totala elräkningen.