Wifi met lichtstralen: 100 keer sneller, en nooit overbelast

Oplossing past binnen resultaten van fotonica-onderzoek TU/e

Traag wifi is een bron van ergernis die bijna iedereen kent. De draadloze apparaten in huis consumeren steeds meer data, en het worden er steeds meer, waardoor het wifi-netwerk verstopt raakt. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven hebben hier een verrassende oplossing voor bedacht: een draadloos netwerk gebaseerd op ongevaarlijke infraroodstralen. De capaciteit is niet alleen enorm (meer dan 40Gbit/s), ze hoeft ook nog eens niet gedeeld te worden, doordat elk apparaat zijn eigen lichtstraal krijgt. TU/e-onderzoeker Joanne Oh promoveerde afgelopen week cum laude op dit onderwerp.

Het in Eindhoven bedachte systeem is eenvoudig en in principe goedkoop van opzet. De draadloze data komt van enkele centrale ‘lichtantennes’, bijvoorbeeld aan het plafond. Deze antennes kunnen lichtstralen, die worden aangevoerd via een glasvezel, heel nauwkeurig richten. Dit zonder bewegende delen, en dus onderhoudsvrij en zonder stroomverbruik: in de antennes zitten roosters die lichtstralen van verschillende golflengtes onder verschillende hoeken uitstralen (‘passive diffraction gratings’). Door de lichtfrequentie te veranderen, verandert dus de richting van de lichtstraal. Door gebruik te maken van een frequentie infraroodlicht die niet het kwetsbare netvlies in je oog bereikt, is het een veilige techniek.

Als je als gebruiker rondwandelt, en je smartphone of tablet raakt buiten beeld van een lichtantenne, dan neemt een andere lichtantenne het over. Het netwerk houdt de exacte plaats van alle draadloze apparaten bij met behulp van het radiosignaal dat ze terug sturen. Extra apparaten toevoegen is eenvoudig: ze krijgen vanuit dezelfde lichtantennes andere lichtgolflengtes toegewezen, waardoor de apparaten capaciteit niet hoeven te dele

Het huidige wifi maakt gebruik van radiosignalen, met een frequentie van 2,5 of 5 gigahertz. Het in Eindhoven bedachte systeem gebruikt infraroodlicht met frequenties die meer dan duizend keer hoger zijn, zo’n 200 terahertz. Daardoor is de datacapaciteit van lichtstralen veel hoger. Joanne Oh behaalde zelfs een snelheid van 42,8 Gbit/s over 2,5 meter afstand. Ter vergelijking: de gemiddelde verbindingssnelheid in Nederland is tweeduizend keer minder (17,6 Mbit/s). Wie een absoluut top-wifisysteem heeft, haalt nog altijd niet meer dan 300 Mbit/s in totaal, ruim honderd keer minder dan de snelheid behaald in het Eindhovense onderzoek per lichtstraal.

Het werk van promovendus Oh is onderdeel van het bredere project BROWSE, geleid door hoogleraar breedbandtechnologie Ton Koonen, met financiële steun van de European Research Council. Joanne Oh werkte vooral aan de technologie van datatransmissie via richtbare infrarood-lichtstralen. Andere promovendi werken nog aan de techniek om nauwkeurig bij te houden waar alle draadloze apparaten zijn, en aan het benodigde centrale glasvezelnetwerk achter de lichtantennes. Koonen verwacht dat het nog zeker 5 jaar duurt voordat de nieuwe technologie in de winkels ligt.

Het werk van Oh en Koonen valt binnen het Institute for Photonic Integration van de TU/e. Dit is een van de wereldwijd toonaangevende onderzoekcentra op gebied van ‘photonics’; het gebruik van licht (fotonen) in plaats van elektriciteit (elektronen) om data te verzenden.

Bron: TU/e