Bredband från lampans sken

Kim Broström stannar upp på trottoaren i industriområdet i Köpenhamns utkant. Han tar fram sin läsplatta och knappar in sig på internet. Så lägger han handen över en liten svart manick som han kopplat in i läsplattan.

– Ser du! utbrister han.

Webbsidan försvinner från skärmen. Men när han tar bort handen kommer den tillbaka.

Magi?

Nej, en demonstration av internet via ljus. Signalerna som läsplattan tar emot kommer från gatlampan några meter upp. I ett rasande tempo blinkar den fram något som kan liknas vid digital morsekod. Den lilla manicken i läsplattan är en speciell mottagare för ljussignalerna.

Utåt märks ingenting. Gatlamporna lyser som vilka gatlampor som helst.

– Det går så snabbt att ögat inte hinner med, säger Kim Broström och tillägger att det är just snabbheten som är en av teknikens stora fördelar.

Vi befinner oss på Danish outdoor lighting lab, Europas största utomhuslabb för smart belysning, där Kim Broström är teknisk chef. De kommunicerande gatlamporna – totalt fem stycken – är en av de senaste installationerna som visar hur ljus kan användas på nya sätt.

Att skicka data med hjälp av ljussignaler har en lång historia. Redan i slutet av 1800-talet uppfann Alexander Graham Bell en trådlös telefon där ljudet skickades med hjälp av modulerat solljus. Fotofonen, som han kallade sin uppfinning, blev dock aldrig någon succé. I stället blev det radiovågorna som tog över etern.

De senaste femton åren har allt fler forskare på nytt börjat undersöka möjligheterna att skicka data trådlöst med synligt ljus, denna gång med hjälp av lysdioder – LED. Till skillnad från gammaldags glödlampor eller lysrör klarar dessa att ändra ljusintensiteten i snabb takt. Därmed går det att komma upp i mycket höga datahastigheter. Det enda som krävs är en omvandlare som gör om datasignalerna till ljuspulser.

Tekniken har också börjat leta sig ut ur forskarnas labb. En handfull nystartade företag utvecklar utrustning för snabb uppkoppling med ljus. Tekniken lockar även de stora belysningsföretagen. I slutet av förra året köpte till exempel nederländska Philips ett av de nya uppstickarföretagen.

Genom att låta LED-lampor sprida både ljus och data hoppas belysningsbranschen på en större marknad. I och med att LED-belysning blir vanligare i allt från bilstrålkastare till kontorsarmaturer, finns förutsättningar för att tekniken ska kunna slå igenom. Men än så länge handlar det mest om test- och demo-installationer, som den i Köpenhamn.

Men, undrar man kanske, varför ska man över huvud taget skicka data med ljus? Räcker det inte med mobiltelefonnätet eller wifi?

En av områdets pionjärer, Harald Haas, professor i mobil kommunikation vid University of Edinburgh i Storbritannien, menar att vi är på väg mot en spektrum-kris. Explosionen av data i de trådlösa nätverken växer så snabbt att utrymmet i radionäten inte längre räcker till.

– Ljus är räddningen. Bara genom att använda ljusets spektrum för kommunikation kan vi få tillräckligt med bandbredd i framtiden, säger han och tillägger att på platser där många vill koppla upp sig samtidigt, som hotell och flygplatser, blir wifi-näten överbelastade redan i dag. Där skulle takbelysningen kunna rycka in och avlasta.

Han har myntat begreppet lifi (light fidelity) för system som fungerar på samma sätt som wifi, fast med ljus i stället för radiovågor. Det innebär att det inte räcker att kunna skicka ljussignaler från en lampa till en mottagare. Ljuset ska kunna gå i båda riktningarna och uppkopplingen måste hänga med från en lampa till en annan när användarna rör sig över större ytor.

Den här typen av system testas redan på en del kontor med utrustning bland annat från företaget Pure lifi, som Harald Haas har varit med om att grunda.

Han har många argument som talar för tekniken. En stor fördel är att infrastrukturen redan är på plats. LED-lampor sitter snart i var och varannan armatur. Om samma lampa kan ge både ljus och data blir det dessutom energieffektivt.

En annan fördel är att ljus kan användas på platser där radiovågor kan skada känsliga instrument, som på sjukhus och i flygkabiner. Där kan uppkopplingen i stället ske via belysningen. Flygpassagerare skulle kunna få uppkoppling via läslampan utan att det krävs några extra kablar. Det är i sig en fördel för flyget, som ständigt jagar onödig vikt för att spara bränsle.

Det finns också platser där det är svårt – eller rent av omöjligt – att få bra radiotäckning, till exempel under vattnet. Dykare och undervattensfarkoster skulle i framtiden kunna kommunicera med hjälp av ljus.

Snabbheten är en annan styrka som talar för lifi. Harald Haas berättar att hans forskningsgrupp kommit upp i en datahastighet på 8 gigabit per sekund från en lysdiod på labbet. Det är mer än hundra gånger snabbare än den genomsnittliga bredbandshastigheten i Sverige.

– Inom tio år kommer vi att nå 100 gigabit, säger Harald Haas.

Utanför labbet går det än så länge inte lika snabbt. Den som köper Pure lifis sändare och mottagare kan räkna med max 45 megabit per sekund för att skicka och ta emot data. För att kunna skruva upp farten krävs nya, förbättrade lampor som i framtiden bytt ut lysdioderna mot laser.

Säkerheten är ett annat argument som förespråkarna gärna framhåller. I och med att ljus inte kan tränga igenom väggar är kommunikationen svår att avlyssna. Så länge dörrarna är stängda och gardinerna neddragna stannar signalerna i rummet. Tekniken skulle därför kunna vara intressant i branscher som bank, försvar och säkerhet.

Att ljuset stoppas av väggar kan å andra sidan ses som en nackdel. Uppkopplingshastigheten avtar snabbt med avståndet till ljuskällan. Signalen måste dessutom kunna nå mottagaren utan att något kommer emellan. Stoppas mobilen ner i väskan eller i fickan bryts uppkopplingen.

Ett annat hinder är de särskilda mottagare som krävs för att ta emot signalerna. Men, menar förespråkarna, även wifi krävde från början särskilda donglar som numera sitter inbyggda i mobiler och datorer.

I visionerna om den smarta staden hjälper gatlamporna till att ge snabb internetuppkoppling. Bilarna som kör förbi kan få halkvarningar och andra typer av meddelanden via sina strålkastare.

Dit är det dock långt kvar med dagens teknik, enligt Kim Broström.

– För att spara energi vill man ju ha gatubelysningen släckt på dagen. Dessutom störs kommunikationen av starkt solljus.

Inomhus, i shoppingcenter, konferensanläggningar och stora arenor tror han däremot att det finns en stor potential inom en närmare framtid.

– Det är en väldigt spännande teknik, som i grunden kan förändra hur vi kommunicerar.