Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Translator: Anton Hikov Reviewer: Dilyana Ivanova

Do you know

Знаете ли, че

that we have 1.4 million cellular radio masts

имаме 1,4 милиона клетъчни радио-мачти

deployed worldwide?

разположени по целия свят?

And these are base stations.

И това са базови станции.

And we also have

А също така имаме

more than five billion

повече от пет милиарда

of these devices here.

от тези устройства.

These are cellular mobile phones.

Това са клетъчни мобилни телефони.

And with these mobile phones,

И с тези мобилни телефони,

we transmit more than 600 terabytes of data

ние изпращаме повече от 600 терабайта данни

every month.

всеки месец.

This is a 6 with 14 zeroes --

Това е 6 с 14 нули --

a very large number.

много голямо число.

And wireless communications

И безжичните комуникации

has become a utility

се превърнаха във всекидневна услуга

like electricity and water.

като електричеството и водата.

We use it everyday. We use it in our everyday lives now --

Използваме ги всеки ден. Използваме ги в ежедневния си живот сега --

in our private lives, in our business lives.

в личния си живот, в живота си на работа.

And we even have to be asked sometimes, very kindly,

И дори трябва да бъдем помолени понякога, много любезно,

to switch off the mobile phone at events like this

да изключим мобилния си телефон на събития като това,

for good reasons.

по уважителни причини.

And it's this importance

И поради тази значимост,

why I decided to look into the issues

реших да разгледам проблемите,

that this technology has,

които са свързани с тази технология,

because it's so fundamental to our lives.

защото тя е от толкова фундаментално значение за нашия живот.

And one of the issues is capacity.

И един от въпросите е капацитета.

The way we transmit wireless data is by using electromagnetic waves --

Начинът, по който пренасяме безжични данни е с помощта на електромагнитни вълни --

in particular, radio waves.

по-специално, радиовълни.

And radio waves are limited.

И радиовълните са ограничени.

They are scarce; they are expensive;

Те са оскъдни, те са скъпи;

and we only have a certain range of it.

и разполагаме само с определен диапазон от тях.

And it's this limitation

И поради това ограничение,

that doesn't cope

те не се справят

with the demand of wireless data transmissions

с изискването за безжично предаване на данни,

and the number of bytes and data which are transmitted every month.

и количеството на байтовете и данните, които се предават всеки месец.

And we are simply running out of spectrum.

И просто сме на изчерпване на радиочестотния спектър.

There's another problem.

Има и друг проблем.

That is efficiency.

Това е ефективността.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

Тези 1,4 милиона клетъчни радио мачти, или базови станции,

consume a lot of energy.

консумират много енергия.

And mind you, most of the energy

И трябва ли да споменавам, че по-голямата част от енергията

is not used to transmit the radio waves,

не се използва за предаване на радио вълните,

it is used to cool the base stations.

а се използва за охлаждане на базовите станции.

Then the efficiency of such a base station

Така че ефективността на такава базова станция

is only at about five percent.

е само около пет процента.

And that creates a big problem.

И това създава голям проблем.

Then there's another issue that you're all aware of.

Освен това има друг проблем, с който всички сте наясно.

You have to switch off your mobile phone

Трябва да изключвате мобилния си телефон

during flights.

по време на полети.

In hospitals, they are security issues.

В болниците, представляват проблеми свързани със сигурността.

And security is another issue.

А сигурността е друг проблем.

These radio waves penetrate through walls.

Тези радио вълни проникват през стените.

They can be intercepted,

Те могат да бъдат засечени,

and somebody can make use of your network

и някой може да използва вашата мрежа,

if he has bad intentions.

ако има лоши намерения.

So these are the main four issues.

Така че това са четирите основни проблема.

But on the other hand,

Но от друга страна,

we have 14 billion of these:

имаме 14 милиарда от тези:

light bulbs, light.

електрически крушки, светлина.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

И светлината е част от електромагнитния спектър.

So let's look at this in the context

Така че нека да погледнем това в контекста

of the entire electromagnetic spectrum, where we have gamma rays.

на целия електромагнитен спектър, където имаме гама-лъчи.

You don't want to get close to gamma rays, it could be dangerous.

Не искате да се доближавате до гама-лъчите, може да бъде опасно.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Рентгеновите лъчи са полезни, когато ходите в болниците.

Then there's ultraviolet light.

И после има ултравиолетова светлина.

it's good for a nice suntan,

тя е добра за един хубав загар,

but otherwise dangerous for the human body.

но иначе е вредна за човешкото тяло.

Infrared --

Инфрачервена светлина --

due to eye safety regulations,

поради регламентите за безопасност на очите,

can be only used with low power.

можете да я използвате само при ниска мощност.

And then we have the radio waves, they have the issues I've just mentioned.

И освен това имаме радио вълни, с проблемите, които току-що споменах.

And in the middle there, we have this visible light spectrum.

И там в средата, имаме видимия спектър на светлината.

It's light,

Това е светлината,

and light has been around for many millions of years.

и светлината е наоколо в продължение на много милиони години.

And in fact, it has created us,

И всъщност, тя ни е създала,

has created life,

тя е създала живота,

has created all the stuff of life.

тя е създала всички живи неща.

So it's inherently safe to use.

Така че по своята същност е безопасна за употреба.

And wouldn't it be great to use that for wireless communications?

И не би ли било страхотно да се използва за безжични комуникации.

Not only that, I compared [it to] the entire spectrum.

Не само това, аз направих сравнение на целия спектър.

I compared the radio waves spectrum --

Сравних радиовълновия спектър --

the size of it --

неговия размер --

with the size of the visible light spectrum.

с размера на видимия спектър на светлината.

And guess what?

И можете ли да отгатнете?

We have 10,000 times more of that spectrum,

Имаме 10 000 пъти повече от този спектър,

which is there for us to use.

който е там, за нас, за да го използваме.

So not only do we have this huge amount of spectrum,

Така че не само имаме това огромно количество на радиочестотния спектър,

let's compare that with a number I've just mentioned.

нека да ги сравним с числата, които току-що споменах.

We have 1.4 million

Имаме 1,4 милиона

expensively deployed,

скъпо разгърнати,

inefficient radio cellular base stations.

неефективни клетъчни радио базови станции.

And multiply that by 10,000,

И умножете това по 10 000

then you end up at 14 billion.

и ще получите 14 милиарда.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

14 милиарда е броят на електрическите крушки, които вече са монтирани.

So we have the infrastructure there.

Така че разполагаме с инфраструктурата.

Look at the ceiling, you see all these light bulbs.

Погледнете към тавана, ще видите всички тези крушки.

Go to the main floor, you see these light bulbs.

Отидете на първия етаж, ще видите тези крушки.

Can we use them for communications?

Можем ли да ги използваме за комуникации?

Yes.

Да.

What do we need to do?

Какво трябва да направим?

The one thing we need to do

Единственото нещо, което трябва да направим

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

е да заменим тези неефективни крушки с нажежаеми жички,

florescent lights,

флуоресцентните лампи,

with this new technology of LED,

с тази нова технология от светодиоди,

LED light bulbs.

светодиодни крушки.

An LED is a semiconductor. It's an electronic device.

Светодиодът е полупроводник. Той е електронно устройство.

And it has a very nice acute property.

И има много хубава характеристика.

Its intensity can be modulated

Неговата интензивност може да бъде модулирана

at very high speeds,

при много високи скорости,

and it can be switched off at very high speeds.

и може да бъде изключвана при много високи скорости.

And this is a fundamental basic property

И това е основно свойство,

that we exploit

което изследваме

with our technology.

с нашата технология.

So let's show how we do that.

И така нека ви покажа как го правим.

Let's go to the closest neighbor to the visible light spectrum --

Нека да отидем до най-близкия съсед на видимия спектър на светлината --

go to remote controls.

нека да разгледаме дистанционното управление.

You all know remote controls have an infrared LED --

Всички знаете, че дистанционните управления имат инфрачервени светодиоди --

basically you switch on the LED, and if it's off, you switch it off.

в основни линии, включвате светодиода, и ако го изключите, и то се изключва.

And it creates a simple, low-speed data stream

И това създава един прост, нискоскоростен поток на данни,

in 10,000 bits per second,

10 000 бита в секунда,

20,000 bits per second.

20 000 бита в секунда.

Not usable for a YouTube video.

Не може да се използва за YouTube видео.

What we have done

Това, което направихме

is we have developed a technology

бе, че разработихме технология,

with which we can furthermore

с която можем освен това

replace the remote control of our light bulb.

да заменим дистанционното управление с електрическа крушка.

We transmit with our technology,

Ние предаваме с нашата технология,

not only a single data stream,

не просто един поток данни,

we transmit thousands of data streams

ние предаваме хиляди потоци от данни

in parallel,

паралелно,

at even higher speeds.

с дори по-високи скорости.

And the technology we have developed --

И технологията, която сме разработили --

it's called SIM OFDM.

тя се нарича SIM OFDM.

And it's spacial modulation --

Това е пространствена модулация --

these are the only technical terms, I'm not going into details --

това са единствените технически термини, няма да навлизам в подробности --

but this is how we enabled

но това е начинът, по който позволихме

that light source

на този източник на светлина

to transmit data.

да изпраща данни.

You will say, "Okay, this is nice --

Може да кажете: "Добре, това е хубаво --

a slide created in 10 minutes."

слайд, създаден за 10 минути."

But not only that.

Но не е само това.

What we've done

Това, което направихме,

is we have also developed a demonstrator.

бе че също така разработихме демонстратор.

And I'm showing for the first time in public

И аз показвам за първи път пред публика

this visible light demonstrator.

този демонстратор на видима светлина.

And what we have here

И това, което имаме тук

is no ordinary desk lamp.

е обикновена настолна лампа.

We fit in an LED light bulb,

Ние поставихме светодиодна крушка,

worth three U.S. dollars,

струваща три долара,

put in our signal processing technology.

поставихме нашата технология за обработка на сигнали.

And then what we have here is a little hole.

И после това, което имаме тук, е малка дупка.

And the light goes through that hole.

И светлината преминава през тази дупка.

There's a receiver.

Там има приемник.

The receiver will convert these little, subtle changes in the amplitude

Приемникът конвертира тези малки, едва доловими промени в амплитудата,

that we create there

които създаваме там,

into an electrical signal.

в електрически сигнал.

And that signal is then converted back

И този електрически сигнал след това се превръща обратно

to a high-speed data stream.

във високоскоростен поток от данни.

In the future we hope

В бъдеще се надяваме,

that we can integrate this little hole

че ще можем да интегрираме тази малка дупка

into these smart phones.

в тези смарт телефони.

And not only integrate a photo detector here,

И не само да интегрираме фотодетектор тук,

but maybe use the camera inside.

но може би да използваме вътрешната камера.

So what happens

И така какво се случва

when I switch on that light?

когато включа лампата?

As you would expect,

Както може би очаквате,

it's a light, a desk lamp.

това е светлина, настолна лампа.

Put your book beneath it and you can read.

Поставете книгата си под нея и можете да четете.

It's illuminating the space.

Тя осветява пространството.

But at the same time, you see this video coming up here.

Но в същото време, можете да видите това видео тук.

And that's a video, a high-definition video

И това е видео, видео с висока резолюция,

that is transmitted through that light beam.

което се предава чрез светлинния лъч.

You're critical.

Вие сте критично настроени.

You think, "Ha, ha, ha.

Мислите си: "Ха, ха, ха.

This is a smart academic doing a little bit of tricks here."

Това е един умен учен, който прави малко трикове тук."

But let me do this.

Но позволете ми да направя това.

(Applause)

(Ръкопляскане)

Once again.

Още веднъж.

Still don't believe?

Все още не вярвате?

It is this light

Това е тази светлина,

that transmits this high-definition video in a split stream.

която предава това видео с висока резолюция в разделен стрийм.

And if you look at the light,

И ако се вгледате в светлината,

it is illuminating as you would expect.

тя осветява, както бихте очаквали.

You don't notice with your human eye.

Не забелязвате нищо с очи си.

You don't notice the subtle changes in the amplitude

Не забелязвате едва доловимите промени в амплитудата,

that we impress onto this light bulb.

които запечатваме върху тази крушка.

It's serving the purpose of illumination,

Тя обслужва целите на осветлението,

but at the same time, we are able to transmit this data.

но в същото време, ние сме в състояние да предаваме тази информация.

And you see,

И можете дори да видите,

even light from the ceiling comes down here to the receiver.

дори светлината от тавана стига долу до приемника.

It can ignore that constant light,

И той може да пренебрегне постоянната светлина,

because all the receiver's interested in

понеже всичко, от което се интересува приемника,

are subtle changes.

са едва доловими промени.

You also have a critical question now, and

Също може да имате някои критични въпроси.

you say, "Okay,

Може да кажете: "Добре,

do I have to have the light on all the time

трябва ли осветлението да е включено през цялото време

to have this working?"

за да работи това?"

And the answer is yes.

И отговорът е да.

But, you can dim down the light

Но, вие може да затъмните светлината

to a level that it appears to be off.

до ниво, което изглежда като изключено.

And you are still able to transmit data -- that's possible.

И все още ще сте в състояние да предавате данни -- това е възможно.

So I've mentioned to you the four challenges.

Аз ви споменах за четирите предизвикателства.

Capacity:

Капацитет:

We have 10,000 times more spectrum,

Имаме 10 000 пъти по-голям спектър,

10,000 times more LEDs

10 000 пъти повече светодиоди,

installed already in the infrastructure there.

инсталирани вече в инфраструктурата.

You would agree with me, hopefully,

Ще се съгласите с мен, надявам се,

there's no issue of capacity anymore.

че повече няма да има проблем с капацитета.

Efficiency:

Ефективност:

This is data through illumination --

Това са данни, пренесени чрез осветяване --

it's first of all an illumination device.

на първо място това е устройство за осветление.

And if you do the energy budget,

И ако сметнете енергийния бюджет,

the data transmission comes for free --

предаването на данните идва безплатно --

highly energy efficient.

висока енергийна ефективност.

I don't mention the high energy efficiency

Не говоря за високата енергийна ефективност

of these LED light bulbs.

на тези светодиодни крушки.

If the whole world would deploy them,

Ако целият свят ги използва

you would save hundreds of power plants.

ще спестим стотици електроцентрали.

That's aside.

Това е настрана.

And then I've mentioned the availability.

И освен това споменах наличността.

You will agree with me that we have lights in the hospital.

Ще се съгласите с мен, че имаме осветление в болницата.

You need to see what to do.

Трябва да виждате какво правите.

You have lights in an aircraft.

Имаме осветление в самолетите.

So it's everywhere in a day there is light.

Навсякъде има светлини.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Огледайте се наоколо. Навсякъде. Погледнете вашия смарт телефон.

It has a flashlight, an LED flashlight.

Има светкавица, флаш светлина от светодиод.

These are potential sources for high-speed data transmission.

Това са потенциални източници за предаване на данни с висока скорост.

And then there's security.

И после идва въпросът със сигурността.

You would agree with me

И надявам се, ще се съгласите с мен,

that light doesn't penetrate through walls.

че светлината не прониква през стените.

So no one, if I have a light here,

Така че никой, ако имам светлината тук,

if I have secure data,

ако имам секретни данни,

no one on the other side of this room through that wall

никой от другата страна на тази зала, през тази стена,

would be able to read that data.

няма да може да разчете данните.

And there's only data where there is light.

И има данни само там, където има светлина.

So if I don't want that receiver to receive the data,

Така че, ако не искам този приемник да получава данните,

then what I could do,

тогава това, което мога да направя е,

turn it away.

да го завъртя настрани.

So the data goes in that direction, not there anymore.

Така данните ще вървят в тази посока, няма да се получават повече.

Now we can in fact see where the data is going to.

Сега можем всъщност да видим накъде отиват данните.

So for me,

Така че за мен,

the applications of it,

приложенията на това,

to me, are beyond imagination at the moment.

за мен, са отвъд границата на въображението в момента.

We have had a century of very nice, smart application developers.

Имахме един век на много добри, умни разработчици на приложения.

And you only have to notice, where we have light,

И трябва само да забележите, че където имаме светлина,

there is a potential way to transmit data.

съществува потенциален начин за предаване на данни.

But I can give you a few examples.

Но аз мога да ви дам няколко примера.

Well you may see the impact already now.

Може да видим ефекта още сега.

This is a remote operated vehicle

Това е дистанционно задвижвано превозно средство

beneath the ocean.

под океаните.

And they use light to illuminate space down there.

И те използват светлина за осветяване на пространството там.

And this light can be used to transmit wireless data

И тази светлина може да се използва за предаване на безжичните данни,

that these things [use] to communicate with each other.

които тези неща да използват, за да комуникират едни с други.

Intrinsically safe environments

Искробезопасни среди,

like this petrochemical plant --

като този нефтохимически завод --

you can't use RF, it may generate antenna sparks,

не можете да използвате радиочестоти, те може да генерират антенни искри,

but you can use light -- you see plenty of light there.

но може да използвате светлина -- може да видите много светлина там.

In hospitals,

В болниците,

for new medical instruments;

за нови медицински инструменти;

in streets for traffic control.

на улиците за контрол на трафика.

Cars have LED-based headlights, LED-based back lights,

Автомобили имат предни светлини със светодиоди, задни светлини базирани на светодиоди,

and cars can communicate with each other

и колите могат да комуникират една с друга

and prevent accidents

и да се предотвратяват инциденти,

in the way that they exchange information.

като те обменят информация.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Светофарите могат да комуникират с колите и така нататък.

And then you have these millions of street lamps

И освен това има милиони такива улични лампи

deployed around the world.

инсталирани по цял свят.

And every street lamp could be a free access point.

И всяка улична лампа може да бъде безплатна точка за достъп.

We call it, in fact, a Li-Fi,

Може да я наречем, всъщност, Li-Fi,

light-fidelity.

light-fidelity (светло-прецизност).

And then we have these aircraft cabins.

И после имаме самолетните кабини.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

Има стотици светлини в кабината на въздухоплавателните средства,

and each of these lights

и всяка от тези светлини

could be a potential transmitter of wireless data.

може да бъде потенциален предавател на безжични данни.

So you could enjoy your most favorite TED video

Така бихте могли да се насладите на любимото си TED видео

on your long flight back home.

по време на дълъгия полет обратно вкъщи.

Online life. So that is a vision, I think, that is possible.

Онлайн живот. Така че мисля, че това е визия, която е постижима.

So, all we would need to do

Всичко, което ще трябва да направим

is to fit a small microchip

е да поберем един малък микрочип

to every potential illumination device.

във всяко потенциално устройство за осветяване.

And this would then combine

И тогава ще се комбинират

two basic functionalities:

две основни функции:

illumination and wireless data transmission.

осветление и безжично предаване на данни.

And it's this symbiosis that I personally believe

И тази симбиоза, аз лично вярвам,

could solve the four essential problems

би могла да реши четирите основни проблема,

that face us in wireless communication these days.

пред които сме изправени в безжичните комуникации в наши дни.

And in the future,

И в бъдеще,

you would not only have 14 billion light bulbs,

може да имаме не просто 14 милиарда крушки,

you may have 14 billion Li-Fis

но бихме могли да имаме 14 милиарда Li-Fi,

deployed worldwide --

инсталирани по цял свят --

for a cleaner, a greener,

за по-чисто, по-зелено,

and even a brighter future.

и дори по-светло бъдеще.

Thank you.

Благодаря ви.

(Applause)

(Ръкоплсякане)