Fraunhofer verstuurt via led-verlichting draadloos data met 3Gbps

Onderzoekers van het Fraunhofer-instituut zijn er naar eigen zeggen in geslaagd om via led-verlichting draadloos data met een snelheid tot 3Gbps te versturen. Eerdere pogingen met de technologie bleven nog steken op 230Mbps.

Het Duitse Fraunhofer-instituut onderzoekt al enige jaren de mogelijkheden om led-lampen te gebruiken voor datatransmissie via zogeheten visible frequency wireless- of visible light communication-technologie. Daarbij worden zeer snel oscillerende leds gebruikt om via zichtbaar licht data te versturen. Dankzij deze onwaarneembaar snelle knipperingen op terahertz-frequenties kunnen met meerdere led-lampen en lichtdetectoren 'lifi-netwerken' gebouwd worden.

Fraunhofer slaagde er in 2010 al in om met leds in onderzoeksopstellingen snelheden tot 230Mbps te behalen, maar inmiddels hebben de onderzoekers de doorvoersnelheden flink opgehoogd. Door meerdere kleuren te gebruiken, zouden de Duitse onderzoekers in staat zijn om data via lifi-apparatuur tot 3Gbps te versturen. Welke doorvoersnelheden buiten het onderzoekslaboratorium in minder ideale condities mogelijk zijn, is niet bekend gemaakt door het onderzoeksinstituut, zo meldt ExtremeTech.

Omdat lifi-netwerken gebruik maken van ongereguleerde frequentiegebieden kunnen deze in principe vrij worden ingezet. Bovendien storen dergelijke netwerken geen bestaande wifi-technologie, waardoor lifi bijvoorbeeld ingezet kan worden om drukke wifi-toegangspunten te ontlasten. Ook zou het bruikbaar zijn op plaatsen waar wifi ongewenst is, bijvoorbeeld in ziekenhuizen. Ondanks jarenlang onderzoek moeten de eerste concrete lifi-hardware en -toepassingen nog op de markt komen.

Reacties (65)

[Sissors]

Dankzij deze onwaarneembaar snelle knipperingen op terahertz-frequenties kunnen met meerdere led-lampen en lichtdetectoren 'lifi-netwerken' gebouwd worden.

Het knipperen van de LEDs heeft volgens de bron een bandbreedte van 180MHz. Dat klinkt een stuk realistischer dan terahertzen.

Wat wel terahertzen is, is de frequentie waarop de LED zelf uitzendt. Maar dat is wel het toppunt van marketinguitspraken, zo kan ik er ook nog eentje bedenken. Voortaan zullen we een gloeilamp een TerahertzSource (tm) noemen? Oftewel het is een LED in het zichtbare spectrum.

Ja je hebt bij zulke frequenties (zichtbaar licht) weinig last van je wifi interferentie. Aan de andere kant heb je wel last van zichtbaar licht interferentie. Zoals gemeld door andere hier al gebruik je daar modulatie tegen, en dat helpt een hoop, anders zou hij niks doen. Echter dan nog steeds heb je er wel degelijk heel veel last van! Je signaal/ruis verhouding is gewoon slechter als er veel omgevingslicht is. Daarnaast als je in de volle zon zit is de foto-diode die voor ontvangst wordt gebruikt zwaar gesatureerd: hij ontvangt al 'maximaal', dus het knipperen van de verlichting erbovenop zal nauwlijks meer een signaal aan de uitgang geven.
Zoals in het bronartikel ook staat, onder minder ideale omstandigheden zakt hun snelheid terug tot 500Mbps, nog steeds een mooie snelheid, maar het laat duidelijk zien dat het wel zeker gevoelig is voor oa zichtbaar licht.

En als laatste zal je nog het probleem hebben dat je bandbreedte beperkt wordt door een LOS connectie nodig te hebben, voor volledige snelheid zal je gewoon (nagenoeg) direct de lamp moeten kunnen zien met je ontvanger, vanwege ISI: intersymbol interference. Als jij je lamp in je kamer aanzet en je gaat met deur open op de gang staan zal je nog flink wat licht hebben. Echter dat licht is via allerlei verschillende paden in de gang gekomen, met allemaal verschillende lengtes. Dus één bitje dat verstuurd wordt komt op allerlei verschillende tijden aan. Uiteraard zijn daar ook wel weer slimme methodes om het effect te beperken, maar positief voor je snelheid zal het niet zijn.

[flippy]

in hoeverre is dat anders dan radiosignalen die via ander wegen binnenkomen? een radiosignaal word immers ook weerkaatst door de omgeving.

[Sissors]

Dat is soms inderdaad ook een probleem. Maar het voordeel van bijvoorbeeld een wifi signaal is dat het redelijk door de meeste materialen heengaat, en het directe pad dus altijd sterker is dan weerkaatsingen.

Maar het speelt wel ook een rol bij wifi idd.

[StelioKontos]

[...]
. Als jij je lamp in je kamer aanzet en je gaat met deur open op de gang staan zal je nog flink wat licht hebben. Echter dat licht is via allerlei verschillende paden in de gang gekomen, met allemaal verschillende lengtes. Dus één bitje dat verstuurd wordt komt op allerlei verschillende tijden aan. Uiteraard zijn daar ook wel weer slimme methodes om het effect te beperken, maar positief voor je snelheid zal het niet zijn.

Dat probleem heb je met glasvezel ook gewoon.

Je verhaal over terahertz is ook irrelevant want wat ze zeggen klopt gewoon. Hun punt is dat de gebruikte draaggolf nog niet gebruikt wordt voor informatieoverdracht, en dus niet stoort met andere signalen zoals WiFi. Niks marketinguitspraken dus. Ze zeggen inderdaad zelf ook al dat het een LED is in het zichtbare spectrum.

[Sissors]

Dat je het probleem bij glasvezel ook hebt betekend niet dat het hierbij niet heel veel erger is. Bij een single-mode fiber kan je een flinke afstand afleggen voordat ISI relevant wordt. Multimode minder, maar dan nog steeds een stuk verder dan dat jij met je kamerlamp komt qua ISI.

Ik heb ook nooit ontkent dat het klopt dat terahertz straling, is maar voor mij is het op die manier noemen van zichtbaar licht pure marketing. Het is ook leuk dat het in de honderden terahertzen ligt, maar als je een factor duizend eronder qua frequentie zit ben je nog steeds zover bij wifi vandaan dat het geen invloed zal hebben. En dat het nog niet gebruikt wordt voor informatieoverdracht betekend niet dat er nog geen storingsbronnen zijn. En sowieso wordt het al lang gebruikt voor informatieoverdracht, bijvoorbeeld van je TV naar je ogen. Er zitten iig zat stoorzenders op die frequentie.

[koelpasta]

Ik vind dat je enorm veel speculeert hoor.
Zo snap ik niet hoe je bij interferentie met zichtbaar licht komt
Die 180MHz is namelijk zo'n 2 miljoen keer sneller dan je oog kan waarnemen.
En verder is zichtbaar licht een ruissignaal. Dat interfereert voor geen meter.
Maar om uberhaupt te kunnen interfereren met zichtbaar licht zou je toch echt in die THz frequenties moeten moduleren.
Is dus allemaal niet aan de orde.

Moduleren moet je hoe dan ook wil je informatie kunnen overdragen en dan kan je een leuke differentiale codering kiezen waardoor het gemiddeld even helder lijkt. Dus zelfs als er lange tijd dezelfde toestand wordt overgedragen blijft het signaal even helder.

Van omgevingslicht heb je ook niet zoveel last. Je meet gewoon de verschillen in lichtsterkte binnen je bandbreedte. Aangezien er niks in het echte leven op 180MHz zichbaar licht aan het moduleren is zul je je signaal vrij makkelijk kunnen filteren.

[Sissors]

Zo snap ik niet hoe je bij interferentie met zichtbaar licht komt
Die 180MHz is namelijk zo'n 2 miljoen keer sneller dan je oog kan waarnemen.
En verder is zichtbaar licht een ruissignaal. Dat interfereert voor geen meter.

Zichtbaar licht en die systeem gebruiken hetzelfde gedeelte van het spectrum (namelijk het zichtbare gedeelte). Oftewel je communicatie systeem heeft last van gewoon licht. Of je dat dan interferentie of ruis noemt, omdat er geen signaal over wordt verstuurd meestal, maakt weinig uit, het verslechterd gewoon je communicatie.

Maar om uberhaupt te kunnen interfereren met zichtbaar licht zou je toch echt in die THz frequenties moeten moduleren.
Is dus allemaal niet aan de orde.

Er is een veel makkelijkere manier om THz straling op te wekken: je gloeilamp aanzetten. Het werkt op hetzelfde spectrum als de communicatie hier, dus heeft het last van elkaar. Dat kan je verminderen met handige modulatie (je afstandsbediening doet het al), maar dat gaat zeer zeker niet zomaar weg.

Van omgevingslicht heb je ook niet zoveel last. Je meet gewoon de verschillen in lichtsterkte binnen je bandbreedte. Aangezien er niks in het echte leven op 180MHz zichbaar licht aan het moduleren is zul je je signaal vrij makkelijk kunnen filteren.

Het leuke van ruis is, is dat het overal zit. Maar daarnaast is het probleem ook dat je kan moduleren wat je wilt, als je ontvanger gesatureerd is door bijvoorbeeld de zon ga je niks meer ontvangen. Dan kan je wel het effect van zonlicht redelijk eraf trekken, maar dan heb je nog steeds geen signaal omdat de gevoeligheid van je ontvanger enorm is afgenomen.

[unglaublich]

Hoe wordt het grootste probleem opgelost? De line of sight. Een omnidirectionele licht antenne? (Lees, het hele apparaat met een transparante detector beplakken?)
Enige toepassingen die ik me kan bedenken zijn situaties waarbij een LoS juist gewenst is, bijvoorbeeld bij de overdracht van gevoelige of persoonlijke informatie.

[floppie86]

Ik denk dat LoS een minder groot probleem is dan t misschien lijkt. Verschillende lampen in verschillende ruimtes is helemaal niet gek in bijvoorbeeld een huis en daarnaast bounced licht vrij gemakkelijk. Ik denk dat je via een muur ook prima die knipperingen kan uitlezen. Net zo goed als dat nu ook lukt met de afstandsbediening van je televisie.

[Anoniem: 372378]

"Licht bounced vrij gemakkelijk" ? Licht verliest in een normale ruimte orders van grootte na het "bouncen". Zeker terahertz straling, dat is zelfs nog iets penetrerender dan het licht in het visuele gebied.

[Durandal]

Hoe wordt het grootste probleem opgelost? De line of sight.

Net zoals 1 gloeilamp voor jou genoeg licht is om overal in de kamer goed te kunnen zien. Het reflecteert gewoon.

[boner]

Volgens mij is dit een broadcast only technologie, en daarmee bedoel ik single source. Inderdaad enomt handig voor kruispunten en stadion toepassingen. het is geen vervanging voor Wifi maar een aanvulling in drukke gebieden.

[cohn]

Zoals het hier gepresenteerd wordt is het inderdaad eenrichting verkeer. Voor je retour-data zal je er dus nog wel een ander communicatie kanaal aanwezig moeten zijn.

[Treenaks]

LEDje op je laptop

[Goldwing1973]

Eigenlijk zit dat al op de laptop, de backlight van je scherm.
Simpel gezegt zou (in theorie) je scherm het signaal terug kunnen geven.

[willempipi]

Iemand vindt een motor uit en jullie keuren het hele idee af omdat hij maar 1 kant op kan draaien.

Voor elk probleem is een oplossing, bijvoorbeeld, doordat we nu te maken hebben licht kunnen we bijvoorbeeld de ruimte juist gebruiken door een soort camera te richten op het apparaat waar je contact mee wilt, en visa versa.

Of: door gebruik te maken van meerdere kleuren in combinatie met kleurenfilters kunnen de apparaten toch door elkaar heen praten.

Bottemline: 3 gbps is heel erg snel! Geweldig dat dit tegenwoordig kan!

[_Thanatos_]

Dat is handig als je het scherm dichtklapt zodat die file even rustig door kan komen rollen

[Art-X]

Interessant, misschien deels offtopic, maar een bestandoverdracht met 2 laptops via de camera en het beeldscherm zou in theorie kunnen..
Doet me denken aan het Becker video opslag systeem (voor de wat oudere tweakers onder ons).
Dit kan zelfs nog met een redelijke snelheid van een paar Mbit per seconde.

[scorpionv]

Ik had geen idee dat ze hier mee bezig waren, maar het klinkt voor de hand liggend. Als glasvezeltechnologie met (multicolor) licht werkt, waarom zou het dan zonder glasvezel op korte afstand ook niet werken? Nice research!

[Cheap Apps]

Ik denk niet dat de vergelijking met glasvezel en deze LEDpanelen opgaat. Glasvezel gaat alles over een te dun draadje terwijl het paneel naast elkaar verstuurt. Je zit hier ook met het probleem wat boner hier onder ook al noemde, dat het een éénrichtingsweg is.

Ik denk dat het wel zeker handig is in enkele toepassingen (denk aan het streamen van bepaalde dingen), maar je zit dan met de problemen met dat het wellicht meer kost dan wifi. Voor een ziekenhuis zou het inderdaad beter zijn dan wifi, alhoewel er van buiten ook vast wel wifi straling naar binnen komt en de straling van wifi toch weinig versterkt effect zal hebben op eventuele patiënten. Daarnaast moeten de "router" panelen binnen de LoS zitten, dus dat betekend in een ziekenhuis waarschijnlijk in elke kamer. Dat zijn toch wel meer apparaten dan wifi, waar je er maar 1 of misschien 2 per gang hoeft te plaatsen.

Maar verder is het een hele interessante ontwikkeling natuurlijk. Ben benieuwd wat hier nog meer uit voor komt.

[mad_max234]

In hobby circuit word er al veel langer met RGB leds als data communicatie gebruikt, alleen had ik deze snelheid nog niet gezien. Veel al blijft het bij paar Mbps, komt vaak door de micro controller die gebruikt word, zoals een AVR, die zijn niet zo snel

Zijn zelfs hobby kitjes te koop waarmee je met leds data kan overdragen van ene chip naar de andere.

En ja hebt twee setups nodig om bidirectional te doen. Dus in ledpannel moet ook reciever zitten die je bij je pc hebt en pc moet ook zender krijgen in vorm van led matrix om data weer terug te verzenden.

Verder is dit niks nieuws, alleen de snelheid, techniek is al meer dan decennia oud, vorige eeuw waren ze al bezig data te verzenden met verschillende kleuren. Is eigenlijk niks meer dan wat we vroeger al met de hand deden, seinen met lampen, is geen ingewikkelde techniek of theorie, gewoon door ontwikkeling van oude techniek die met huidige elektronica dit nu toe laat. Gewoon 1 + 2 = 3.

Over 10 jaar zal 10Gbps toelaten omdat de leds en chips dat dan toe laten.

Echte doorbraak kwam door de makers van de led(die kan snel genoeg schakelen zonder snel stuk te gaan, kon/kan gloeilamp of hogedruklamp niet), die zorgde dat deze mensen nu 1 + 2 kunnen doen. En met wat software gepuzzel kan je nu dus heel snel signalen seinen.

[Ventieldopje]

Over 10 jaar zal 10Gbps toelaten omdat de leds en chips dat dan toe laten.

Er zal natuurlijk een limiet zitten aan hoe snel leds kunnen knipperen maar het lijkt mij dat deze techniek ook makkelijk opschaalt en dat je dus meerdere kanalen kan gebruiken zoals bij glasvezel ook het geval is Zo kun je alsnog aan 10Gpbs komen of hoger.

[mie9iel]

Ik vermoed dat het niet debedoeling is om in elke ruimte lifi apparaaten neertezetten, maar dat lifi in je verlichting gebouwd wordt (die je toch in elke ruimte nodig hebt).

[koelpasta]

Ik had al jaren geleden gelezen dat ze hiermee bezig waren.
Het grote probleem is de upload.
Download gaat enorm snel omdat je de hele ruimte met data kan verlichten middels meerdere armaturen maar om up te loaden moet je met je device redelijk dicht bij een ontvanger staan.
Er is al zelfs nagedacht om met licht down te gaan en met radio up en dergelijke.

[vanaalten]

Lijkt mij wel verdraaid handig voor kantooromgevingen - maar dan moeten ze het wel bidirectioneel maken.

[Rembert]

Ja, en dan staat de concurrent buiten met een autootje en een camera met dikke lens om zo de datastroom op te pikken. Je zal de kantoorruimte lichtdicht moeten afsluiten.

Ik zie meer in consumenten audio en video streams (televisie). Ook wel grappig: met een ontvangertje door je straat heen en precies kunnen horen / zien waar iedereen naar zit te kijken / luisteren.

Ook interessante toepassing: in het verkeer om zo realtime verkeersinformatie enz. te communiceren naar auto's etc. Of communicatie voor vertrektijd borden op bv. Schiphol. Kortom: niet-privacy gevoelige data.

[Reactie gewijzigd door Rembert op 22 juli 2024 16:11]

[Nathilion]

Wat ik zo lees in dit artikel en die van Fraunhofer zelf is dit niks anders dan een nieuwe manier om 0-en en 1-en door de lucht te sturen. En die bitstromen maken we ook (relatief) veilig door middel van encryptie. Waarom zou je dan niet dezelfde technieken op LiFi kunnen toepassen?

[Anoniem: 19339]

En die bitstromen maken we ook (relatief) veilig door middel van encryptie. Waarom zou je dan niet dezelfde technieken op LiFi kunnen toepassen?

Omdat de meeste vormen van encryptie die wij toepassen, gebaseerd is op 2-way verkeer ivm handshakes en key uitwisseling. Dat wordt al een stukje lastiger met eenrichtingsverkeer.

Het is niet onmogelijk, maar het vergt wel wat meer werk dan de gangbare vormen van encryptie.

[ThinkCreative]

Tja, dat kun je in principe met elk signaal dat door de lucht heengaat. Het is dat het meeste beveiligd is, dus waarom zou dat niet kunnen met deze frequentie?

[Origin64]

Probleem met visible light lijkt me toch behoorlijk groot: je moet een line of light hebben, er is veel lichtvervuiling (je kunt bijv. een heel netwerk platleggen door een rode lamp aan te zetten) en je ziet overal lampjes knipperen.

[joopv]

Oh, werkt jouw tv afstandsbediening dan ook niet meer als je een rode lamp aan zet?

Lampjes kun je niet zien knipperen op die frekwentie.

Afluisteren (afkijken?) op afstand kan in principe zolang je het licht kunt zien. Met een lens, of paraboolspiegel. Gordijntjes dicht dus

Ik ben eigenlijk wel benieuwd of het nu 2-rictings communicatie is. Zodadelijk even het FH artikeltje lezen.

[flippy]

in hoeverre is dat anders dan wifi? met een beetje deftige ontvanger kan je zonder gek veel problemen enkele honderden meters wifi signalen uit de lucht trekken.

[mad_max234]

Zullen wel decoder inbouwen, net zoals bij radiosignaal zal wel steeds verspringen van ferquentie zodat je onmogelijk data kan ontcijferen. Met dank aan Hedy Lamarr .

[Kompaan]

Want als je lampjes gebruikt kan je de data niet versleutelen ineens

[ThinkCreative]

De lampjes knipperen zo snel, dat het niet waarneembaar is voor het menselijk oog. Het lijkt dus alsof er gewoon een LED lamp aan staat.

[BdK9001]

Lijkt me vrij ideaal om wel in iedere ruimte draadloos internet te kunnen realiseren, maar zonder dat je buren erop kunnen inloggen of pogen te hacken.

Op die manier hoeven horeca die gratis wi-fi aanbieden ook geen wachtwoord meer te verstrekken of rare login-procedures te vereisen.

En 3 Gb/s is behoorlijk wat sneller dan 802.11n ^^

[StelioKontos]

hoe ga jij internetten zonder data naar de router te sturen? Dit werkt dus alleen om aan te vullen op bijvoorbeeld WiFi.

[mad_max234]

Moet je geen ramen hebben wat dan kan iedereen gewoon jou data ook ontvangen. Zolang licht te zien is is het af te tappen.

[Spaiker]

Enige nadeel is dan de line of sight lijkt me. Of je moet al verscheidene spiegels gaan plaatsen.
Maar dit is inderdaad een mooie ontwikkeling!

[Treenaks]

Hoezo? Je hoeft nu toch ook geen spiegels plaatsen om het licht vanaf het plafond overal te krijgen?

[Spaiker]

Ik bedoelde eerder in de kamer ernaast, je zal wel een rechtstreekse lijn naar dat LED paneel moeten hebben, dus het zal wel de bedoeling gaan zijn om overal van deze LED-panelen te moeten hangen wil je overal hiervan gebruik kunnen maken.

Zo zal je als je buiten netwerk wil hebben, ook buiten van deze LED-panelen moeten gaan hangen, waar het bij conventionele WIFI-netwerken gewoon bruikbaar is door 1 router te plaatsen.

[Anoniem: 505261]

Prima optocoupler

[mad_max234]

Ja hoeveel kV zou de isolatie zijn?

Losse Led en fototransistor met kapje erom heen is overigens heel gebruikelijk om delen te scheiden in je project. Sommige meetapparatuur kom je ze ook nog wel eens tegen, dus geen optocoupler maar led en fototransistor, en dan heb ik het over zware meetapparatuur van tientallen duizenden euro's van HP bijvoorbeeld, geen fluks multimeter of zo. Gat tussen de led en transistor an dan veel groter zijn dan die van optocouper, isolatie is dan ook veel groter.

[Crack]

In het artikel wordt lifi als aanvulling/vervanging van wifi genoemd.
De bijgevoegde afbeelding suggereert dat ontvangst via reflecties mogelijk is, maar ik neem aan dat de ontvangst wel beperkt blijft tot de ruimte waar de zender staat.