Høj hastighed eller stor mobilitet? Det valg må både almindelige og professionelle computerbrugere foretage, når de skal på nettet. Skal det gå stærkt, sætter man et kabel til sin computer, og så sidder man dér. Vil man have mobilitet, kan det trådløse netværk klare opgaven, men så bliver overførslerne betydeligt langsommere. Nu er forskergruppen fra DTU Fotonik, The Metro- Access and Short Range Systems Group, så kommet med et trådløst bud på en løsning af dilemmaet.
„På den ene side har vi meget hurtige optiske fibre, som kan sende 100 gigabit i sekundet, og på den anden side har vi apparater, der kan skabe og processere massive mængder af indhold. Vores idé er at bygge bro mellem fiberkablerne og apparaterne med det, vi kalder et usynligt fibernetværk,“ siger Idelfonso Tafur Monroy, som leder gruppen og forklarer, at de trådløse netværk, vi kender i dag, næppe vil kunne klare fremtidens udfordringer, når det gælder store datamængder.
Der ligger nemlig en naturlig begrænsning i, hvor hurtigt vi trådløst kan sende og modtage data i dag. Ofte er det omkring 64 megabit i sekundet, mens nyere netværk i bedste fald kan klare op til 600 megabit i sekundet. Men i efteråret lykkedes det altså i en forsøgsopstilling at overføre 100 gigabit data på ét sekund over 1,2 meter – ca. 170 gange så mange data, som de allerbedste trådløse netværk kan klare i dag.
Den begrænsning, som de trådløse netværk udgør for overførslen af store mængder data, handler om manglende båndbredde. Frekvenserne, som de trådløse netværk sender over (2,4 GHz eller 5 GHz), er overfyldte og mangler derfor plads til at kunne håndtere rigtig store datamængder. Og man kan ikke bare flytte sit signal til nærliggende frekvenser, da man så risikerer at kollidere med eksempelvis radiofrekvenserne.
Derfor droppede holdet de radiokomponenter, som normalt bruges til elektrisk at opkonvertere signalet til de trådløse frekvenser, og satsede på optisk opkonvertering med lasere, hvor signalet blandes med lys fra en anden laser med forskudt bølgelængde. Kort fortalt sender man i stedet sit trådløse signal i det såkaldte W-bånd (mellem 75 og 110 GHz), som har langt større båndbredde til rådighed.
„Vi tager dermed teknologien fra de optiske fibre og overfører kapaciteten til luften. Så beholder man mobiliteten og fleksibiliteten fra det trådløse domæne, samtidig med at man har den store kapacitet fra de optiske fibre,“ siger Idelfonso Tafur Monroy. Han understreger dog, at afstanden mellem sender og modtager stadig er afgørende for, hvor god modtagelse man kan opnå.
Han vurderer, at selvom der stadig forestår en del arbejde med at minimere størrelsen på sendere og modtager, så er der ikke noget i vejen for, at vi inden for fem år kan have trådløse systemer, der fungerer efter disse principper og nærmer sig en trådløs transmission, der inden for korte afstande kan matche kablerne.
Medlemmerne af The Metro-Access & Short Range Systems Group omkring deres forsøgsopstilling.
I midten ses professor og gruppeleder Idelfonso Tafur Monroy.
Trådløst net uden begrænsning
Målet med denne nye form for trådløs kommunikation er altså ikke at erstatte de store trådløse netværk, vi kender fra caféer og tog; det ville kræve enorme ressourcer at have så kraftigt et signal over store afstande.
Idelfonso Tafur Monroy understreger, at der er andre områder, hvor man vil kunne se en større gevinst ved trådløs højhastighedskommunikation: Eksempelvis inden for sundhedsområdet, hvor man arbejder med billeder i meget høj opløsning, men samtidig har et ønske om at begrænse mængden – og længden – af kabler.
„Et andet område, som er meget interessant for os, er datacentre som f.eks. de serverfarme, Google eller Facebook råder over, og som driver store dele af internettet. Her vil man jo gerne kunne undvære de mange kabler. Og når afstandene er små, og computerne ikke bevæger sig, så er det oplagt, at man her kan skabe meget effektive trådløse netværk,“ siger Idelfonso Tafur Monroy og fortsætter:
„Det mest spændende er dog, at når man først går i gang med at udforske mulighederne i trådløs kommunikation ved høj hastighed, så er det muligt, at der vil komme helt nye applikationer, som vi end ikke kan forestille os i dag.“
Internationalt udgangspunkt sikrer succesen
Idelfonso Tafur Monroy understreger i samme åndedrag, at rekorden og opbygningen af det nye trådløse system i øvrigt også, ligesom de kommende anvendelsesmuligheder vil være det, er et resultat af uforudsigelige tilgange og nye ideer. Ideer, der kommer fra den gruppe, som han leder på DTU Fotonik:
„Vi har studerende fra hele verden, som kommer med hver deres tilgang til at løse problemer. I dette eksperiment kom ideen om at bruge optisk opkonvertering fra postdocer og ph.d.er, der havde arbejdet med optisk kommunikation, mens nogle af ideerne til, hvordan vi kunne lave antennen, kom fra studerende, der havde været i praktik i den franske rumfartsindustri. Når vi samler alle disse tråde, så giver det et meget spændende arbejdsmiljø, ligesom det helt klart bidrager til at bryde rekorder,“ smiler han.
Gruppen har flere gange sat verdensrekorder i dataoverførsel, både trådløst og gennem kabler. Det er da også ambitionen at slå deres egen rekord ved enten at overføre lige så mange data over større afstande eller afprøve frekvensen 300 GHz, hvor der er endnu mere båndbredde til rådighed.
„Men vi efterstræber ikke rekorder for rekordernes skyld. Den forskning, vi bedriver her, er på kanten af, hvad der er muligt. Så det er klart, at noget af det, der driver de studerende og forskerne, er at komme længere, end nogen har været før. Men derudover er det noget, som vi mener, kan have en betydning i samfundet og resultere i nye applikationer. For jeg er ikke i tvivl om, at trådløs adgang til information og til internettet vil være en fuldstændig afgørende funktion ved de næste informationssystemer,“ slutter Idelfonso Tafur Monroy.