Li-Fi är ännu i ett tidigt stadium och bortsett från prototyper som denna finns ännu inga färdiga produkter.

Under två decennier har trådlösa nätverk använt radiovågor som signalbärare. På den fronten börjar fysikens lagar sätta stopp. Nästa steg är ljus, och hastigheten är häpnadsväckande.

Av Andreas Bergström

Trådlös överföring i alla dess former har tagit massiva steg de senaste åren. Så sent som år 2009 var Wi-Fi-standarden 802.11g, med en teoretisk överföringshastighet på 54 megabit per sekund, det som gällde på konsumentmarknaden. Numera finns routrar med flerkärniga processorer och internminne i klass med vad som ansågs imponerande i persondatorer under 00-talet.

Samtidigt har utvecklingen inom Bluetooth gått framåt och med nya lågenergilägen är påverkan på batteritider försumbar. Mobiltelefoner har utrustats med induktiv laddning och möbler får induktiva laddningsstationer. För att inte tala om NFC som kan användas till att initiera både sammankopplingar och betalningar, utöver att förenkla din vardag med taggmoduler som kan kopplas till olika åtgärder.

Light Fidelity (Li-Fi) är en ny teknik för att överföra data trådlöst med hjälp av ljus.

Fast ingen av dessa tekniker kan överföra stora mängder data på samma sätt som Wi-Fi. Nu ser dock en ny teknik ut att göra intåg i vår vardag, med en överföringshastighet som får Wi-Fi att blekna. Det är dags att bekanta sig med Li-Fi, eller Light Fidelity. Men för att förstå hur den kom till och varför Wi-Fi inte är tillräckligt, låt oss backa bandet.

Kassaapparater och mikrovågsugnar

Wi-Fi har blivit en självklarhet på de flesta ställen i världen. Förutom i hemmen förväntar vi oss att ha det på restauranger, hotell, större evenemang och i flygplan. Många teleoperatörer använder dessutom Wi-Fi i större städer för att avlasta sina 3G- och 4G-nätverk.

Purelifi
Purelifi är ett brittiskt företag som är ledande inom utvecklingen av Li-Fi, men de är inte ensamma. På flera håll i världen jobbas det intensivt med tekniken.

Precis som FM-radio, TV-sändningar, GPS och Bluetooth består Wi-Fi-nätverk av elektromagnetiska vågor. Dessa signalvågor huserar i olika frekvensomfång som styr hur signalen vibrerar eller svänger. En signal som vibrerar långsamt har en låg frekvens, medan signaler som vibrerar snabbt har en högre frekvens.

Frekvensomfånget avgör bandbredden, det vill säga hur mycket data en signal kan bära. I praktiken sker detta genom så kallad modulation av signalen. Wi-Fi finns på banden 2,4 gigahertz och fem gigahertz, där den senare kan bära mer data men färdas ett kortare avstånd.

Frekvensbandet 2,4 gigahertz är ett väldigt trångt band där alltifrån mikrovågsugnar till bebisövervakare och garageportsöppnare huserar. Det gör att signaler ibland stör ut varandra vilket kan leda till att uppkopplade enheter tappar anslutningen till varandra.

Det nyare bandet (fem gigahertz) har betydligt mindre användning och ger därför stabilare anslutningar i miljöer med många radioenheter. Båda Wi-Fi-banden kan dessutom använda sig av så kallade kanaler, som delar upp bandet i olika rum. Om en kanal är full kan en annan användas. Något du ofta kan ställa in manuellt eller låta routern sköta automatiskt. Fast 2,4 gigahertz har ett fåtal kanaler som dessutom överlappar vilket gör att de inte kan användas samtidigt. När det gäller fem gigahertz finns betydligt fler kanaler som inte överlappar varandra vilket ger utrymme för flera gånger mer signaltrafik.

Redan innan den första Wi-Fi-standarden fastslogs 1997 användes en föregångare till IEEE 802.11, det tekniska namnet för Wi-Fi. Närmare bestämt redan 1991 och i kassaapparater. De två banden som Wi-Fi huserar i är så kallade ISM-band och fastslogs redan 1947, då med de nya mikrovågsugnarna i åtanke. Det var dock först 1985, när amerikanska FCC släppte dessa ISM-band för olicensierad användning, som utvecklingen av privata trådlösa nätverk kunde ta fart på riktigt.

Det börjar bli riktigt trångt

Trots ett nytt frekvensband, som rymmer mer trafik och klarar högre hastigheter, börjar det bli trångt. Dessutom kopplas allt fler enheter upp mot trådlösa nätverk. En del av problematiken med adressering kan lösas av IPv6 men all denna trafik måste dela på samma frekvensband vilket i många miljöer kan bli trångt.

Det är också en fråga om att snabba upp nätverken. Allt fler hushåll har tillgång till internetuppkopplingar på 300-500 megabit per sekund och de snabbaste PCIE-baserade SSD-enheterna har överföringshastigheter i klass med vad SDRAM presterade för en handfull år sedan. Själva signalöverföringen riskerar alltså att bli en flaskhals.

Wi-Fi-signaler färdas i ISM:s radioband vilka är klassade som SHF (Super High Frequency) och UHF (Ultra High Frequency) i det elektromagnetiska spektrumet. Om vi rör oss mot ännu högre frekvenser hittar vi ljus, först osynligt sådant och därefter vad vi människor och andra djur uppfattar som ljus.

2000px-Wi-Fi_Logo.svg
Li-Fi är spännande men det pågår även mycket intressant utveckling inom Wi-Fi. Läs mer här...

Dessa högre frekvenser kan alltså bära mer data, betydligt mer data. Det elektromagnetiska spektrumet för synligt ljus är 10 000 gånger större än det för radiofrekvenser. Det är här Li-Fi kommer in i bilden.

Ljus som bärare

Light Fidelity (Li-Fi) är en ny teknik för att överföra data trådlöst med hjälp av ljus. Precis som med Wi-Fi tycks det vara svårt att peka ut en specifik skapare, då både universitet i Edinbourgh och Shanghai påstår sig vara ursprunget. Klart är i alla fall att det just nu arbetas intensivt på olika håll i världen för att få ut tekniken på marknaden.

Att skicka data med ljus är ingen ny idé. Om du har en någorlunda avancerad ljudanläggning eller bor vid en större ort har du förmodligen redan kommit i kontakt med fiberoptiska kablar. Men istället för optisk fiber skickar Li-Fi ljus i fria luften. Precis som Wi-Fi skickar ut radiovågor, men med en signifikant skillnad.

I stället är tanken att vanliga LED-lampsocklar ska agera accesspunkter.

För medan radio går igenom väggar, så gör inte ljus det. Det gör att dess räckvidd är långt mindre än Wi-Fi och även om ljuset kan studsa ett par gånger så sjunker datahastigheten markant utan fri sikt mellan sändare och mottagare.

Fast Li-Fi är på detta sätt betydligt mer säkert än Wi-Fi. Nätverket har sällan särskilt lång räckvidd från det rum där sändaren sitter. Något som bör tilltala framför allt större organisationer som sitter med komplexa EAP-system för att hålla nätverket säkert.

Räckvidden är alltså mer begränsad med Li-Fi än vad den är med Wi-Fi. Men när det gäller överföringshastighet pratar vi i det närmaste obegränsade nivåer. Det teoretiska taket är 224 gigabit per sekund. Smaka på den siffran, det är mer än dubbelt så mycket mot vad trådbundet Ethernet för tillfället klarar och flera hundra gånger mer än vad de flesta Wi-Fi-nätverk hanterar.

Li-Fi använder alltså inte en antenn som avger radiovågor, utan LED som pulserar i snabb takt som en slags morsekod. Det mänskliga ögat kan inte uppfatta dessa mikroskopiska ljuspulser.

Lampor kommunicerar

I och med att ljuset har så pass begränsad räckvidd fungerar det inte att ersätta routerns antenn med en lampa och sedan gömma undan den. Istället är tanken att vanliga LED-lampsocklar ska agera accesspunkter. Sedan en tid finns redan uppkopplade LED-lampor vilket gör steget till nätverksbärande sådana kort. Genom att bygga in Li-Fi i den vanliga belysningen blir det också enkelt att slå av och på det säkra nätverket i olika delar av byggnaden vid behov.

Det lär dröja länge innan Li-Fi helt och hållet kan ersätta Wi-Fi, framförallt bland konsumenter. Men med största sannolikhet kommer det sakta men säkert att etablera sig som ett komplement. För närvarande pågår försök att använda tekniken i industrimiljöer för säker kommunikation mellan maskiner.

Samtidigt måste utvecklingen av trådbundet Ethernet gå framåt. Den nuvarande standarden på 100 gigabit per sekund skulle inte räcka för det teoretiska taket för Li-Fi på 224 gigabit per sekund. Fast nästa standard på området planeras klara 400 gigabit per sekund. Framtiden är ljus, så att säga.

Skriv ett svar

Skriv din kommentar
Ange ditt namn här