211service.com
Wifi met de snelheid van het licht
Een draadloos netwerk dat gebruikmaakt van gereflecteerd infrarood licht in plaats van radiogolven, heeft gegevens door de lucht verzonden met een snelheid van één gigabit per seconde, zes tot veertien keer sneller dan het snelste wifi-netwerk. Dergelijke optische netwerken zouden kunnen zorgen voor snellere, veiligere communicatie en zouden vooral geschikt zijn voor gebruik in ziekenhuizen, vliegtuigen en fabrieken, waar radiofrequentietransmissie de navigatieapparatuur, medische apparatuur of besturingssystemen kan verstoren. Een andere mogelijke toepassing is draadloze netwerken voor thuisbioscopen; een systeem dat gegevens met 1,6 gigabit per seconde verzendt, zou twee afzonderlijke high-definition tv-kanalen door een kamer kunnen uitzenden, een capaciteit die de bandbreedte van elk bestaand radiosysteem overschrijdt.
Helder licht : Dit experimentele systeem kan gegevens met één gigabit per seconde overbrengen. Een infrarood laser (het zwarte apparaat aan de rechterkant) wordt gebruikt om de gegevens te verzenden.
Penn State afgestudeerde student Jarir Fadlullah en Mohsen Kavehrad , hoogleraar elektrotechniek en directeur van het Universitair Centrum voor Onderzoek naar Informatie- en Communicatietechnologie, bouwde en testte het experimentele systeem. Hun opstelling stuurde gegevens door een kamer door een bundel infrarood licht te moduleren die op het plafond was gericht en de reflecties op te vangen met behulp van een speciaal aangepaste fotodetector. Het paar zegt dat hun metingen aantonen dat het systeem datasnelheden kan ondersteunen die veel hoger zijn dan de één gigabit per seconde die ze momenteel claimen.
Dit wordt waarschijnlijk de volgende generatie draadloze communicatietechnologie, zegt Zhengyuan Daniel Xu , hoogleraar elektrotechniek aan de Universiteit van Californië, Riverside. Xu is ook de directeur van de UC-Light Center , een consortium van onderzoekers die werken aan draadloze optische communicatie op verschillende UC-campussen. Licht geeft u hogere datasnelheden dan radiofrequenties, en RF heeft al een zeer overbelast spectrum.
Optische draadloze netwerken kunnen ook minder interferentie en meer veiligheid bieden dan radiofrequentienetwerken, zegt Kavehrad. Terwijl radiosignalen door muren en deuren gaan, gaat licht niet, waardoor het gemakkelijker wordt om frequenties te hergebruiken en transmissies moeilijker te onderscheppen. Hij merkt ook op dat, in tegenstelling tot radiofrequenties, het spectrale gebied voor al het licht - infrarood, zichtbaar en ultraviolet - wereldwijd ongereguleerd is. Dit zou het gemakkelijker kunnen maken om optische draadloze netwerken te commercialiseren.
Onderzoekers hebben optische communicatie binnenshuis bestudeerd sinds het einde van de jaren zeventig, toen ingenieurs van IBM Zürich het eerste werkende systeem bouwden. De technologie kwijnde weg omdat internet nog in de kinderschoenen stond en er geen vraag was naar draadloze breedbandsystemen, hoewel de belangstelling de afgelopen jaren is toegenomen.
De demonstratie van Kavehrad is verreweg de hoogste snelheid die is aangetoond voor een draadloos optisch netwerk binnenshuis, zegt Valencia M. Joyner , assistent-professor elektrische en computertechniek aan de Tufts University. Ze merkt op dat de transmissieafstanden die hij en Fadlullah bereikten, en het gebruik van diffuus licht in plaats van een point-to-point optisch systeem, bijzonder belangrijk zijn. Er zijn veel uitdagingen bij het demonstreren van de hogesnelheidscapaciteiten van optische signalen binnenshuis, zegt ze. Het feit dat hij met diffuus licht een systeem van één gigabit per seconde kon demonstreren, is buitengewoon veelbetekenend. Dat vermindert de complexiteit van het transceiversysteem drastisch.
Kavehrad en Fadlullah bouwden het experimentele systeem met behulp van een low-power infraroodlaser om mogelijke schade aan de ogen of de huid te voorkomen. Ze bundelden het licht door een lens, waardoor een elliptische plek op het plafond ontstond; ze gebruikten vervolgens een zeer gevoelige lichtdetector, een lawinefotodiode genaamd, om het licht op te vangen dat door het plafond werd gereflecteerd. Ze gebruikten een plastic holografische lens om voldoende gereflecteerd licht van de plafondspot te verzamelen en te focussen op het actieve gebied van de fotodiode. Door de lens te gebruiken, konden Fadlullah en Kavehrad een optisch signaal van één gigabit per seconde verzenden door een kamer van ongeveer acht meter lang en vier meter breed.
Optische netwerken in de vrije ruimte zijn eerder gebruikt om breedbandgegevens over lange afstanden te verzenden, maar het hoge vermogen van de lasers en de behoefte aan een duidelijke zichtlijn en extreem nauwkeurige uitlijning tussen de zender en ontvanger hebben hun bruikbaarheid beperkt. De energiezuinige, diffuse lichtbenadering die Kavehrad en Fadlullah kozen, vereist niet zo'n nauwkeurige uitlijning en is veel praktischer voor communicatie binnenshuis. Kavehrad zegt dat hun systeem zou moeten werken voor zichtbaar en ultraviolet licht, evenals voor infrarood.
Bedrijven zoals Intel , InterDigital , Siemens , Sony , Samsung , Mitsubishi , en Sanyo doen allemaal onderzoek naar optische draadloze netwerken, zeggen Kavehrad en Xu. Verschillende van deze bedrijven zijn lid van de Infrarood Data Association (IrDA) , een brancheorganisatie die technische standaarden ontwikkelt voor draadloze infraroodcommunicatie. IrDA heeft onlangs de GigaIR-standaard aangekondigd voor infraroodcommunicatieverbindingen met zeer korte afstand en zichtlijnen die werken met één gigabit per seconde. En de IEEE 802.15-werkgroep, die standaarden stelt voor draadloze personal area networks, werkt aan het creëren van standaarden voor draadloze netwerken die zichtbaar licht gebruiken, zegt Fadlullah.
Kavehrad zegt dat er veel engineering moet gebeuren voordat optische draadloze netwerken een realiteit zijn. Hij en Fadlullah gebruikten lasers, zenders en ontvangers die niet waren ontworpen voor communicatie in hun experimentele systeem; al die apparatuur moet worden geoptimaliseerd voor datanetwerken. Maar als de ontwikkeling van witte LED's voor binnenverlichting in het huidige tempo doorgaat, zou het mogelijk moeten zijn om binnen drie jaar praktische draadloze optische netwerken te hebben, zegt Kavehrad. De belangrijkste beperkende factoren zijn de industrieën en hun politiek, evenals de vraag van de consument, zegt hij.