Met tientallen mensen in dezelfde ruimte een film streamen; de WiFi in de meeste woningen heeft hiervoor niet voldoende capaciteit – laat staan in de trein. Onderzoekers van de Technische Universiteit Eindhoven presenteren een nieuwe aanpak, gebaseerd op lichtstralen, die een dataoverdracht tot 40 gigabit per seconde mogelijk maakt. Onlangs promoveerde Joanne Oh op dit onderzoek aan de TU Eindhoven.
Neem bijvoorbeeld een huis. Centraal in het systeem staat een optische backbone – een glasvezel – waar verschillende optische signalen tegelijk doorheen kunnen lopen. Zo’n signaal komt aan in een kamer, waar aan het plafond een ‘lichtantenne’ hangt. Die kan licht heel precies richten op een punt in de ruimte, afhankelijk van de golflengte van het licht. ‘Deze rol wordt vervuld door een tralie, een diffractierooster dat licht afhankelijk van de golflengte een bepaalde kant op stuurt’, zegt hoogleraar Ton Koonen van de faculteit Electrical Engineering van de TU Eindhoven, de promotiebegeleider van Oh. ‘Het is wel een bijzondere tralie, want hij kan licht in twee dimensies alles kanten op sturen.’ Zo kan de antenne lichtstralen overal in de ruimte richten.
Tientallen mensen tegelijk
Het apparaat dat in een kamer van het huis WiFi wil gebruiken meldt dat via een radioverbinding. Vervolgens scant een lichtstraal razendsnel de hele ruimte af om te bepalen waar het apparaat zich bevindt. Raakt de lichtstraal de ontvanger in het apparaat, dan is er een match en kan de dataoverdracht beginnen. Elk apparaat krijgt zijn eigen golflengte toegewezen en dit maakt mogelijk dat verschillende apparaten tegelijk worden bediend. Anders dan bij de bestaande WiFi kunnen dus prima tientallen mensen tegelijk veel data downloaden. ‘Je hebt je eigen lichtstraal en hoeft dus niet steeds de capaciteit te delen’, aldus Koonen.
En een gebruiker kan prima aan de wandel gaan, met bijvoorbeeld een tablet in de hand. De radioverbinding detecteert waar hij in de ruimte is en de data-lichtstraal wordt naar die plek bijgestuurd. Loopt de gebruiker een hoek om, dan neemt een andere lichtantenne het signaal over.
Infrarood
Voor de dataoverdracht gebruikt het systeem infrarood licht, dat onzichtbaar is en niet schadelijk, en bijvoorbeeld ook bij afstandsbedieningen wordt gebruikt. De capaciteit van de lichtstraal is indrukwekkend. Promovenda Oh demonstreerde een snelheid van 42,8 Gbit/s over een afstand van 2,5 m. Ter indicatie: de gemiddelde verbindingssnelheid in Nederland is 17 Mb/s, dat is ruim tweeduizend keer lager. Andere vergelijking: een speelfilm op hoge kwaliteit is zo’n 5 GB (5 gigabyte, ofwel 40 gigabits) groot. Kortom, per seconde kan de lichtstraal een complete speelfilm versturen.
Treinen en lasstraten
Volgens Koonen is het systeem uitermate geschikt voor draadloze netwerken waar veel mensen tegelijk gebruik van willen maken. Dat kan zijn in een bedrijf, maar een trein is ook een goed voorbeeld. De treinen van de NS staan erom bekend dat de aangeprezen WiFi het vaker niet dan wel doet. En als het werkt, dan maar met een zeer beperkte downloadsnelheid.
Een wat onverwachte toepassing ziet Koonen in lasstraten, de rijen lasrobots in bijvoorbeeld de auto-industrie. ‘Die werken met hoge stromen en spanningen en dat maakt communicatie via radiogolven lastig. Daar kunnen onze lichtantennes ook uitkomst bieden.’
Koonen schat in dat het nog wel een jaar of vijf kan duren voor dit systeem op de markt zal komen. ‘Wij hebben verschillende promovendi werken aan onderdelen ervan: het richten van de lichtbundel, het radiosignaal dat een apparaat terugstuurt en het precieze ontwerp van het glasvezelnetwerk.’ Idealiter stapt op een gegeven moment een bedrijf in om de Eindhovense ideeën door te ontwikkelen tot een werkend product. Concrete contacten zijn er nog niet, maar het zou niet onlogisch zijn als producenten van genoemde lasstraten het systeem zouden aanbieden. Of een fabrikant van complete verlichtingssystemen, zoals Philips Lighting, zou als extra optie snelle ‘WiFi’ kunnen aanbieden.
Meer details zijn te lezen in het proefschrift van Joanne Oh.
Beeldmateriaal TU Eindhoven
Nieuwsbrief
Vond je dit een interessant artikel, abonneer je dan gratis op onze wekelijkse nieuwsbrief.