Wireless data from every light bulb | Harald Haas

Vertaald door: Rik Delaet Nagekeken door: Felix Degenaar

Do you know

Weet je

that we have 1.4 million cellular radio masts

dat er op de wereld 1,4 miljoen cellulaire radiomasten

deployed worldwide?

actief zijn?

And these are base stations.

dit zijn de basisstations.

And we also have

we hebben ook

more than five billion

meer dan vijf miljard

of these devices here.

van deze apparaten hier.

These are cellular mobile phones.

Dit zijn cellulaire mobiele telefoons.

And with these mobile phones,

met deze mobiele telefoons,

we transmit more than 600 terabytes of data

zenden we elke maand meer dan 600 terabytes

every month.

aan gegevens uit.

This is a 6 with 14 zeroes --

Dit is een 6 met 14 nullen -

a very large number.

een zeer groot aantal.

And wireless communications

Draadloze communicatie

has become a utility

is uitgegroeid tot een nutsvoorziening

like electricity and water.

zoals elektriciteit en water.

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

Wij gebruiken het elke dag. We gebruiken het nu in ons leven van alle dag -

in our private lives, in our business lives.

in ons privé-leven, in ons bedrijfsleven.

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

We worden soms zelfs beleefd verzocht om de mobiele telefoon

to switch off the mobile phone at events like this

op evenementen als dit om goede redenen

for good reasons.

uit te schakelen.

And it's this importance

Het is deze belangrijkheid

why I decided to look into the issues

die mij heeft aangezet om te kijken naar de problemen

that this technology has,

van deze technologie,

because it's so fundamental to our lives.

omdat ze zo fundamenteel is voor ons leven.

And one of the issues is capacity.

Een van de problemen is capaciteit.

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

We zenden draadloze data uit met behulp van elektromagnetische golven -

in particular, radio waves.

om precies te zijn, radiogolven.

And radio waves are limited.

Radiogolven hebben hun beperkingen.

They are scarce; they are expensive;

Ze zijn schaars en duur.

and we only have a certain range of it.

We hebben er maar een bepaald gebied van.

And it's this limitation

Het is deze beperking

that doesn't cope

waardoor het niet mogelijk is aan de vraag

with the demand of wireless data transmissions

voor draadloze gegevensoverdracht en het aantal bytes en

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

data, die worden elke maand uitgezonden, te voldoen.

And we are simply running out of spectrum.

Het geschikte deel van het spectrum is te klein.

There's another problem.

Er is nog een probleem.

That is efficiency.

Dat is efficiëntie.

These 1.4 million cellular radio masts, or base stations,

Deze 1,4 miljoen cellulaire radiomasten, of basisstations,

consume a lot of energy.

verbruiken veel energie.

And mind you, most of the energy

En de meeste van die energie

is not used to transmit the radio waves,

wordt niet gebruikt om radiogolven uit te zenden,

it is used to cool the base stations.

maar wel om de basisstations te koelen.

Then the efficiency of such a base station

De efficiëntie van een dergelijk basisstation

is only at about five percent.

is slechts ongeveer vijf procent.

And that creates a big problem.

Dat vormt een groot probleem.

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

Dan is er nog een ander probleem waar jullie zich allemaal bewust van zijn.

You have to switch off your mobile phone

Je moet je mobiele telefoon uitschakelen

during flights.

in het vliegtuig.

In hospitals, they are security issues.

In ziekenhuizen vormen ze een veiligheidsrisico.

And security is another issue.

Veiligheid is nog een andere kwestie.

These radio waves penetrate through walls.

Deze radiogolven dringen door muren heen.

They can be intercepted,

Ze kunnen worden onderschept

and somebody can make use of your network

en iemand met slechte bedoelingen

if he has bad intentions.

kan gebruik maken van je netwerk.

So these are the main four issues.

Dit zijn de belangrijkste vier thema's.

But on the other hand,

Maar aan de andere kant,

we have 14 billion of these:

we hebben 14 miljard stuks van dit hier:

light bulbs, light.

lampen, licht.

And light is part of the electromagnetic spectrum.

Licht is een onderdeel van het elektromagnetische spectrum.

So let's look at this in the context

Laten we hier eens naar kijken in de context

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

van het gehele elektromagnetische spectrum met ook gammastralen.

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

Gammastraling wil je niet in je buurt, ze is gevaarlijk.

X-rays, useful when you go to hospitals.

Röntgenstralen, handig in ziekenhuizen.

Then there's ultraviolet light.

Dan is er nog ultraviolet licht.

it's good for a nice suntan,

Goed voor een mooi kleurtje,

but otherwise dangerous for the human body.

maar anders gevaarlijk voor het menselijk lichaam.

Infrared --

Infrarood licht kan

due to eye safety regulations,

door de veiligheidsvoorschriften voor het oog

can be only used with low power.

alleen met een laag vermogen gebruikt worden.

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

Over de problemen van radiogolven heb ik het net gehad.

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

In het midden zit het spectrum van het zichtbare licht.

It's light,

Het is dat licht

and light has been around for many millions of years.

waar we al vele miljoenen jaren aan gewend zijn.

And in fact, it has created us,

In feite heeft het ons geschapen,

has created life,

het leven,

has created all the stuff of life.

alles wat leeft.

So it's inherently safe to use.

Dus is het inherent veilig te gebruiken.

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

Zou het niet geweldig zijn om net dat licht te gebruiken voor draadloze communicatie.

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

Niet alleen dat, ik vergeleek het met het hele spectrum.

I compared the radio waves spectrum --

Ik vergeleek de grootte

the size of it --

van het radiogolvenspectrum

with the size of the visible light spectrum.

met de grootte van het zichtbare-lichtspectrum.

And guess what?

Wat denk je?

We have 10,000 times more of that spectrum,

We hebben 10.000 keer meer van dat spectrum

which is there for us to use.

om voor ons te gebruiken.

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

Niet alleen hebben we deze enorme hoeveelheid spectrum.,

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

Laten we het eens vergelijken met de aantallen die ik zojuist heb genoemd.

We have 1.4 million

We hebben 1,4 miljoen dure

expensively deployed,

inefficiënte

inefficient radio cellular base stations.

cellulaire basisstations met radiogolven.

And multiply that by 10,000,

vermenigvuldig dat met 10.000,

then you end up at 14 billion.

dan kom je uit op 14 miljard.

14 billion is the number of light bulbs installed already.

14 miljard is het aantal lampen dat al is geïnstalleerd.

So we have the infrastructure there.

Dus hebben we de infrastructuur.

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

Kijk naar het plafond, zie je al die lampen.

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

Ga naar het gelijkvloers, zie je deze lampen.

Can we use them for communications?

Kunnen we ze gebruiken voor communicatie?

Yes.

Ja.

What do we need to do?

Wat moeten we doen?

The one thing we need to do

Het enige wat we moeten doen

is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs,

is deze inefficiënte lampen vervangen,

florescent lights,

die TL-verlichting,

with this new technology of LED,

door deze nieuwe technologie van de LED,

LED light bulbs.

LED-lampen.

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

Een LED is een halfgeleider. Een elektronisch apparaat.

And it has a very nice acute property.

En hij heeft een heel interessante eigenschap.

Its intensity can be modulated

De intensiteit kan zeer snel

at very high speeds,

worden gemoduleerd

and it can be switched off at very high speeds.

en hij kan met zeer hoge snelheid worden geschakeld.

And this is a fundamental basic property

Dit is een fundamentele basiseigenschap

that we exploit

die we verkend hebben

with our technology.

met onze technologie.

So let's show how we do that.

Laten we eens tonen hoe we dat doen.

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

Laten we naar de naaste buur van het zichtbare-lichtspectrum gaan -

go to remote controls.

de afstandsbedieningen.

You all know remote controls have an infrared LED --

Jullie weten allemaal dat afstandsbedieningen een infrarode LED hebben -

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

In principe schakel je de LED aan en uit.

And it creates a simple, low-speed data stream

Hij geeft een eenvoudige datastroom van lage snelheid

in 10,000 bits per second,

zo'n 10.000 à

20,000 bits per second.

20.000 bits per seconde.

Not usable for a YouTube video.

Niet bruikbaar voor een YouTube-video.

What we have done

We hebben

is we have developed a technology

een technologie ontwikkeld

with which we can furthermore

waarmee we bovendien

replace the remote control of our light bulb.

de afstandsbediening van onze lamp kunnen vervangen.

We transmit with our technology,

Wij brengen met onze technologie,

not only a single data stream,

niet alleen een enkele datastroom over,

we transmit thousands of data streams

maar we zenden duizenden datastromen

in parallel,

in parallel uit,

at even higher speeds.

bij nog hogere snelheden.

And the technology we have developed --

De technologie die we hebben ontwikkeld

it's called SIM OFDM.

heet SIM-OFDM.

And it's spacial modulation --

Het is ruimtelijke modulatie -

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

dit zijn de enige technische termen, ik ga niet in detail treden -

but this is how we enabled

maar dit is hoe wij

that light source

het een lichtbron mogelijk maakten

to transmit data.

om gegevens te verzenden.

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

Je zal zeggen: 'Oke, dit is mooi -

a slide created in 10 minutes."

een dia gemaakt in 10 minuten."

But not only that.

Maar niet alleen dat.

What we've done

We hebben

is we have also developed a demonstrator.

ook een demonstrator ontwikkeld.

And I'm showing for the first time in public

Ik toon deze zichtbaar-lichtdemonstrator

this visible light demonstrator.

voor het eerst in het openbaar.

And what we have here

We hebben hier

is no ordinary desk lamp.

een gewone bureaulamp

We fit in an LED light bulb,

met een LED-lamp

worth three U.S. dollars,

van drie dollar.

put in our signal processing technology.

We voegen daar onze signaalverwerkingstechnologie aan toe.

And then what we have here is a little hole.

Hier zit een klein gaatje.

And the light goes through that hole.

Het licht gaat door dat gat.

There's a receiver.

Er is een ontvanger.

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

De ontvanger zal de kleine, subtiele veranderingen

that we create there

in de amplitude omzetten

into an electrical signal.

in een elektrisch signaal.

And that signal is then converted back

Dat elektrisch signaal wordt vervolgens weer omgezet

to a high-speed data stream.

naar een datastroom van hoge snelheid.

In the future we hope

In de toekomst hopen we

that we can integrate this little hole

dat we dit gaatje kunnen integreren

into these smart phones.

in smartphones.

And not only integrate a photo detector here,

Niet alleen een fotodetector integreren,

but maybe use the camera inside.

maar misschien gebruik maken van de camera erin.

So what happens

Wat gebeurt er

when I switch on that light?

wanneer ik het licht aan doe?

As you would expect,

Net zoals je zou verwachten

it's a light, a desk lamp.

geeft ze licht. Een bureaulamp.

Put your book beneath it and you can read.

Leg je boek eronder en je kan lezen.

It's illuminating the space.

Ze verlicht de ruimte.

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

Maar op hetzelfde moment zie je deze video hier verschijnen.

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

Het is een hoge-definitie video

that is transmitted through that light beam.

die wordt overgebracht door die lichtbundel.

You're critical.

Je bent kritisch.

You think, "Ha, ha, ha.

Je denkt: "Ha, ha.

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

Een slimme academicus haalt hier een beetje trucjes uit."

But let me do this.

Maar laat me dit doen.

(Applause)

(Applaus)

Once again.

Opnieuw.

Still don't believe?

Nog steeds niet te geloven?

It is this light

Het is dit licht

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

dat deze hoge-definitie video uitzendt in een bitstroom.

And if you look at the light,

Als je kijkt naar het licht

it is illuminating as you would expect.

dan verlicht het net zoals je zou verwachten.

You don't notice with your human eye.

Je merkt niets met je menselijke oog.

You don't notice the subtle changes in the amplitude

Je merkt de subtiele veranderingen in de amplitude niet

that we impress onto this light bulb.

die we deze lamp opleggen.

It's serving the purpose of illumination,

Ze werkt als verlichting

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

maar tegelijkertijd zijn wij in staat om deze gegevens te verzenden.

And you see,

Je kunt zelfs zien

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

dat zelfs licht van het plafond op de ontvanger valt.

It can ignore that constant light,

Hij kan dat constant licht negeren

because all the receiver's interested in

omdat de ontvanger alleen maar geïnteresseerd is

are subtle changes.

in die subtiele veranderingen.

You also have a critical question now, and

Je kan ook wat kritische vragen stellen.

you say, "Okay,

Zoals: "Oké,

do I have to have the light on all the time

moet het licht de hele tijd aan staan

to have this working?"

om dit te laten werken?"

And the answer is yes.

Het antwoord is: ja.

But, you can dim down the light

Maar, je kunt het dimmen

to a level that it appears to be off.

tot een niveau dat het lijkt te zijn uitgeschakeld.

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

Je kan dan nog steeds gegevens verzenden.

So I've mentioned to you the four challenges.

Ik vernoemde vier uitdagingen.

Capacity:

Capaciteit:

We have 10,000 times more spectrum,

We hebben 10.000 keer meer spectrum

10,000 times more LEDs

en er zijn al 10.000 keer meer LED's

installed already in the infrastructure there.

geïnstalleerd in de infrastructuur.

You would agree with me, hopefully,

Je zal het wel met me eens zijn

there's no issue of capacity anymore.

dat capaciteit geen probleem meer zal zijn.

Efficiency:

Efficiëntie:

This is data through illumination --

Dit is data door middel van verlichting -

it's first of all an illumination device.

Het is in de eerste plaats een verlichtingsapparaat.

And if you do the energy budget,

Als je de energiebegroting opmaakt,

the data transmission comes for free --

dan is de overdracht van gegevens gratis -

highly energy efficient.

zeer energie-efficiënt.

I don't mention the high energy efficiency

Ik hoef de hoge energie-efficiëntie

of these LED light bulbs.

van deze LED-lampen niet te vermelden.

If the whole world would deploy them,

Als de hele wereld ze zou gebruiken,

you would save hundreds of power plants.

zou je honderden elektriciteitscentrales kunnen besparen.

That's aside.

Dat terzijde.

And then I've mentioned the availability.

Dan heb ik gewezen op de beschikbaarheid.

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

Je zal het met me eens zijn dat er lampen hangen in het ziekenhuis.

You need to see what to do.

Je moet kunnen zien wat je doet.

You have lights in an aircraft.

Ook vind je lampen in een vliegtuig.

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

Er is overal licht.

Look around. Everywhere. Look at your smart phone.

Kijk rond. Overal. Kijk naar je smartphone.

It has a flashlight, an LED flashlight.

Ze heeft een zaklamp, een LED-zaklamp.

These are potential sources for high-speed data transmission.

Dit zijn potentiële bronnen voor dataoverdracht aan hoge snelheid.

And then there's security.

Dan nog de privacy.

You would agree with me

Je zal het met me eens zijn

that light doesn't penetrate through walls.

dat licht niet door muren kan.

So no one, if I have a light here,

Dus, als ik hier een lamp heb

if I have secure data,

en beveiligde gegevens wil verzenden,

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

is niemand aan de andere kant van de zaal door die muur

would be able to read that data.

in staat om die gegevens te lezen.

And there's only data where there is light.

Er zijn alleen gegevens waar er licht is.

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

Als ik niet wil dat de ontvanger de gegevens ontvangt,

then what I could do,

hoef ik hem

turn it away.

maar weg te draaien.

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

Dan gaan de gegevens alleen nog maar die richting.

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

Nu kunnen we in feite zien waar de gegevens naartoe gaan.

So for me,

Voor mij gaan

the applications of it,

de toepassingen hiervan

to me, are beyond imagination at the moment.

veel verder dan wat we ons nu kunnen indenken.

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

We leven in een eeuw van ontwikkelaars van zeer knappe, slimme applicaties.

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

Waar we het licht hebben zal

there is a potential way to transmit data.

het mogelijk zijn om data te verzenden.

But I can give you a few examples.

Ik geef een paar voorbeelden.

Well you may see the impact already now.

Je kan nu de impact al zien.

This is a remote operated vehicle

Dit is een op afstand bediend vaartuig

beneath the ocean.

in de oceaan.

And they use light to illuminate space down there.

Ze gebruiken licht om de ruimte daar beneden te verlichten.

And this light can be used to transmit wireless data

Dit licht kan worden gebruikt om draadloos gegevens te verzenden

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

waardoor deze dingen met elkaar kunnen communiceren.

Intrinsically safe environments

In intrinsiek onveilige omgevingen

like this petrochemical plant --

zoals dit petrochemisch bedrijf kan je

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

geen radiofrequenties gebruiken omdat antennes vonken kunnen geven.

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

Maar wel licht - je ziet daar veel licht.

In hospitals,

In ziekenhuizen

for new medical instruments;

voor de nieuwe medische instrumenten.

in streets for traffic control.

Voor verkeerscontrole.

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

Auto's hebben LED-koplampen en LED-achterlichten.

and cars can communicate with each other

Auto's kunnen met elkaar communiceren

and prevent accidents

en ongevallen voorkomen

in the way that they exchange information.

door de manier waarop ze informatie uitwisselen.

Traffic lights can communicate to the car and so on.

Verkeerslichten kunnen communiceren met de auto en ga zo maar door.

And then you have these millions of street lamps

Dan heb je ook nog de miljoenen lantaarnpalen

deployed around the world.

overal ter wereld.

And every street lamp could be a free access point.

Elke straatlamp kan een gratis toegangspunt worden.

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

Wij noemen het al een Li-Fi,

light-fidelity.

light-fidelity.

And then we have these aircraft cabins.

Ook in vliegtuigen.

There are hundreds of lights in an aircraft cabin,

Er zijn honderden lichtjes in een vliegtuig,

and each of these lights

en elk van deze lichten

could be a potential transmitter of wireless data.

kan een potentiële zender van draadloze data worden.

So you could enjoy your most favorite TED video

Je zou van je meest favoriete TED-video op de lange vlucht

on your long flight back home.

terug naar huis kunnen genieten.

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

Online, live. Ik denk dat dat mogelijk wordt.

So, all we would need to do

Alles wat we moeten doen

is to fit a small microchip

is een kleine microchip aan te brengen

to every potential illumination device.

in elk potentieel verlichtingsapparaat.

And this would then combine

Dit zou dan

two basic functionalities:

twee basisfuncties combineren:

illumination and wireless data transmission.

verlichting en draadloze datatransmissie.

And it's this symbiosis that I personally believe

Deze symbiose zal volgens mij

could solve the four essential problems

een oplossing zijn voor de vier essentiële problemen

that face us in wireless communication these days.

van de huidige draadloze communicatie.

And in the future,

In de toekomst

you would not only have 14 billion light bulbs,

zal je op de wereld niet alleen 14 miljard lampen,

you may have 14 billion Li-Fis

maar ook 14 miljard Li-Fi's

deployed worldwide --

gaan vinden -

for a cleaner, a greener,

voor een schonere, groenere,

and even a brighter future.

en zelfs een betere toekomst.

Thank you.

Dank u.

(Applause)

(Applaus)