Utvecklar trådlöst bredband från taklampan

​Chalmers Jubileumsprofessor Maïté Brandt-Pearce ger sin vision av hur inomhusbelysning i framtiden kan ge oss trådlös anslutning till internet.
Dekorativ bild

Maïté Brandt-Pearce från University of Virginia är en av fyra besökande Jubileumsprofessorer vid Chalmers i år. Hennes forskning omfattar såväl fiberoptisk som trådlös optisk kommunikation.
Dessa tekniker har potential att ge en enorm överföringskapacitet, i storleksordningen tiotals eller hundratals Gbps per användare. Utmaningen ligger i hur man designar system och nätverk för att dra nytta av den utlovade prestandan.
 
– Ett projekt som jag för närvarande är entusiastisk över är möjligheten att använda inomhusbelysning som en kanal för kommunikation, vilket därmed ger både belysning och trådlös internetanslutning samtidigt. För närvarande sker 80 procent av all trådlös dataöverföring inomhus, men våra kommunikationssystem inomhus är bedrövligt begränsade, säger professor Maïté Brandt-Pearce.
 
Ungefär hälften av våra trafikbehov idag utgörs av videotrafik – en typ av data som är krävande i fråga om bandbredd, signalkvalitet, och fördröjning.
 
– Tänk dig ett klassrum med 40 gymnasieelever som alla samtidigt förbereder sina multimediapresentationer, eller ett plenumföredrag där hälften av publiken i salen väljer att kolla nyhetsvideor i stället för att bry sig om talaren – dagens trådlösa system blir oerhört långsamma under sådana scenarier, till frustration för konferensdeltagare, studenter och lärare.
 
Kommunikation via synligt ljus kan potentiellt matcha trådburna datahastigheter, även i krävande miljöer som i köpcentra, på flygplan och sjukhus, med mera.
 
– Fördelarna med så kallad visible light communication är bland annat energibesparing, hög överföringskapacitet, sekretessfördelar och okänslighet mot elektromagnetiska störningar. Det är ett smart sätt att kringgå bandbreddsbegränsningarna i den nuvarande wifi-tekniken.
 
Smartare fibernätverk behövs inom fem år
Våra fiberoptiska nät har liknande problem med kapacitetsbrist.
 
Professor Maïté Brandt-Pearce– Vi använder – vilket är obekant för de flesta av oss – långdistans-fibernät varje dag: för nedladdning av video, e-post, IP-telefoni, med mera. Fiberns kapacitet har följt Moores lag, och fördubblats ungefär var nionde månad, men den fysikaliska gränsen är i sikte, och denna gräns innebär att efterfrågan på trafiken ökar snabbare än utbudet, vilket oundvikligen leder till högre kostnader. Dagens fiberinfrastruktur kommer att belastas till max inom fem år, så vi måste agera snabbt för att utveckla ny teknik som bättre utnyttjar befintliga resurser, säger Maïté Brandt-Pearce.
 
När fiberkabel sammanförs till stora, kontinentala nätverk, minskar förutsättningarna för idealisk överföringskapacitet som används i regional infrastruktur, och en smartare teknik för nätverkshantering behövs. Överföring på långa distanser drabbas av linjära och icke-linjära störningar som behöver undvikas eller motverkas.
 
– Problemet är enormt viktigt, för utan lösningar som ökar nätverksutnyttjandet, behöver den nuvarande fiberinfrastrukturen byggas ut mycket snart, och det kommer att bli dyrt.
 
– Dagens nätverksprotokoll är baserade på en nyttjandegrad kring cirka tio procent. Genom att utveckla bättre nätverksalgoritmer, och påskynda utvecklingen av effektivare punkt-till-punkt- förbindelser, har vi en chans att skjuta upp en oundviklig och kostnadskrävande uppgradering av infrastrukturen.
 
Fyra månader på Chalmers
Under sitt fyra månader långa besök som Jubileumsprofessor på Chalmers, kommer Maïté Brandt-Pearce samarbeta med forskare på institutionerna Signaler och system samt Mikroteknologi och nanovetenskap, särskilt de som är involverade i forskningen kring optisk kommunikation, till exempel Erik Agrell och Magnus Karlsson.
 
– Vårt arbete är i hög grad kompletterande, och vi kommer i synnerhet arbeta med icke-linjära fiberstörningar. Jag uppskattar även diskussionerna med doktorander kring deras forskning: Chalmers har framstående studenter, och jag smittas av deras energi och kreativitet.
 
Har du andra förhoppningar eller planer för din vistelse i Göteborg?
– En av de spännande aspekterna av resande är att få lära sig om andra människor och deras kultur. Jag ser fram emot att få nya vänner, lära mig om historia, beundra den svenska naturen och smaka den lokala maten. Jag hade också hoppats att få prova på längdskidåkning, men det verkar som att våren har kommit tidigt i år. Jag måste komma tillbaka en annan gång!
 
 
Text: Malin Ulfvarson
 
 
Seminarium
Den 20 mars 2014 håller Maïté Brandt-Pearce ett seminarium med titeln ”Wireless Connectivity through Lighting
 

Fakta Jubileumsprofessor
När Chalmers 1979 fyllde 150 år gav regeringen en jubileumsprofessur till Chalmers i present. Kriterierna som ska uppfyllas är att innehavarna ska tillföra Chalmers ny kompetens och att högskolans internationella kontakter ska stärkas.
 
 
Maïté Brandt-Pearce biografi
Dr Maïté Brandt-Pearce disputerade i elektroteknik från Rice University 1993. Hon kom sedan till Charles L. Brown Department of Electrical and Computer Engineering vid University of Virginia, där hon idag har en professur. Hennes forskningsintressen inkluderar icke-linjära effekter i fiberoptik, optisk frirymdskommunikation, optiska nätverk med begränsningar: det fysiska lagret, kroppsnära nätverk och signalbehandling för radar.
Dr Brandt-Pearce har fått utmärkelserna NSF CAREER Award och NSF RIA. Hon har mottagit Best Paper Awards på ICC 2006 och GLOBECOM 2012. Hon sitter i redaktionen för IEEE Communications Letters, IEEE / OSA Journal of Optical Communications and Networks, samt Springer Photonic Network Communications. Hon är medredaktör för boken Cross-Layer Design in Optical Networks, Springer Optical Networks Series, 2013. Dr Brandt-Pearce har författat över 150 större artiklar och konferenspublikationer.
 

Publicerad: må 18 nov 2019.