Vidste I at vi har opstillet 1.4 millioner mobilradiomaster over hele verden? Og disse er basestationer. Og vi har også mere end fem milliarder af disse apparater her. Dette er mobiltelefoner. Og med disse mobiltelefoner, kan vi sende mere end 600 terabyte data hver måned. Det er et 6 med 14 nuller -- et meget stort nummer. Og trådløs kommunikation er blevet en anvendelighed ligesom elektricitet og vand. Vi bruger det hver dag. Vi bruger det i vores hverdag nu -- i vores private liv, i vores arbejdsliv. Og vi skal endda nogen gange spørge, meget pænt, om at slukke mobiltelefonerne til begivenheder som denne med god grund. Og det er denne vigtighed der gjorde at jeg kiggede på disse problemstillinger som denne teknologi har, fordi den er så fundamental for vores liv.
Do you know that we have 1.4 million cellular radio masts deployed worldwide? And these are base stations. And we also have more than five billion of these devices here. These are cellular mobile phones. And with these mobile phones, we transmit more than 600 terabytes of data every month. This is a 6 with 14 zeroes -- a very large number. And wireless communications has become a utility like electricity and water. We use it everyday. We use it in our everyday lives now -- in our private lives, in our business lives. And we even have to be asked sometimes, very kindly, to switch off the mobile phone at events like this for good reasons. And it's this importance why I decided to look into the issues that this technology has, because it's so fundamental to our lives.
Og en af problemstillingerne er kapacitet. Måden hvorpå vi sender trådløs data er ved at bruge elektromagnetiske bølger -- i særdeleshed radiobølger. Og radiobølger er begrænsede. De er knappe; de er dyre; og vi har kun et bestemt udvalg af det. Og det er denne begrænsning der ikke håndterer efterspørgslen på trådløse data transmissioner og antallet af bytes og data der bliver transmitteret hver måned. Og vi er simpelthen ved at løbe tør for spektrum. Der er et andet problem. Det er effektivitet. Disse 1.4 millioner mobil radiomaster, eller basestationer, bruger meget energi. Og tænk på, det meste af den energi bliver ikke brugt til at sende radiobølgerne, den bliver brugt til at afkøle basestationerne. Så effektiviteten af sådan en basestation er kun omkring de fem procent. Og det skaber et stort problem. Så er der en anden problemstilling som I alle er klar over. Man skal slukke for sin mobiltelefon under flyvninger. I sygehuse, er det sikkerhedsproblemer. Og sikkerhed er en anden problemstilling. Disse radiobølger går gennem vægge. De kan blive opsnappet, og nogen kan bruge ens netværk hvis de har onde hensigter.
And one of the issues is capacity. The way we transmit wireless data is by using electromagnetic waves -- in particular, radio waves. And radio waves are limited. They are scarce; they are expensive; and we only have a certain range of it. And it's this limitation that doesn't cope with the demand of wireless data transmissions and the number of bytes and data which are transmitted every month. And we are simply running out of spectrum. There's another problem. That is efficiency. These 1.4 million cellular radio masts, or base stations, consume a lot of energy. And mind you, most of the energy is not used to transmit the radio waves, it is used to cool the base stations. Then the efficiency of such a base station is only at about five percent. And that creates a big problem. Then there's another issue that you're all aware of. You have to switch off your mobile phone during flights. In hospitals, they are security issues. And security is another issue. These radio waves penetrate through walls. They can be intercepted, and somebody can make use of your network if he has bad intentions.
Så dette er de fire største problemstillinger. Men på den anden side, har vi 14 milliarder af disse: pærer, lys. Og lys er en del af det elektromagnetiske spektrum. Så lad os se på dette i sammenhæng med hele det elektromagnetiske spektrum, hvor vi har gamma stråler. Man vil ikke komme tæt på gamma stråler, det kan være farligt. Røntgenstråler, nyttige når man smutter på sygehuset. Så er der ultraviolet lys. Det er godt til en pæn solbrun kulør, men ellers farligt for den menneskelige krop. Infrarød -- på grund af øjen sikkerhedsregulativer, må de kun bruges ved lav kraft. Og så har vi radiobølger, de har de problemstillinger vi lige har snakket om. Og i midten af det, har vi dette synlige lysspektrum. Dets lys, og lys har været der i mange millioner år. Og faktisk, har det skabt os, har skabt liv, har skabt alt liv. Så det er gennemgående sikkert at bruge. Og ville det ikke være fedt at bruge det til trådløs kommunikation?
So these are the main four issues. But on the other hand, we have 14 billion of these: light bulbs, light. And light is part of the electromagnetic spectrum. So let's look at this in the context of the entire electromagnetic spectrum, where we have gamma rays. You don't want to get close to gamma rays, it could be dangerous. X-rays, useful when you go to hospitals. Then there's ultraviolet light. it's good for a nice suntan, but otherwise dangerous for the human body. Infrared -- due to eye safety regulations, can be only used with low power. And then we have the radio waves, they have the issues I've just mentioned. And in the middle there, we have this visible light spectrum. It's light, and light has been around for many millions of years. And in fact, it has created us, has created life, has created all the stuff of life. So it's inherently safe to use. And wouldn't it be great to use that for wireless communications?
Ikke kun det, jeg sammenlignede det med hele spektrummet. Jeg sammenlignede radiobølge spektrummet -- størrelsen på det -- med størrelsen af det synlige lys spektrum. Og tænk engang? Vi har 10.000 gange mere af det spektrum, der er der så vi kan bruge det. Så ikke nok med at vi har denne kæmpe mængde spektrum, lad os sammenligne det med et tal jeg lige har nævnt. Vi har 1.4 millioner dyrt opsatte, ineffektive radio mobilbasestationer. Og gang det med 10.000, så ender man med 14 milliarder. 14 milliarder er det antal af pærer der allerede er installeret. Så vi er klar med infrastrukturen. Kig på loftet, man ser alle disse pærer. Gå til stueetagen, man ser disse pærer.
Not only that, I compared [it to] the entire spectrum. I compared the radio waves spectrum -- the size of it -- with the size of the visible light spectrum. And guess what? We have 10,000 times more of that spectrum, which is there for us to use. So not only do we have this huge amount of spectrum, let's compare that with a number I've just mentioned. We have 1.4 million expensively deployed, inefficient radio cellular base stations. And multiply that by 10,000, then you end up at 14 billion. 14 billion is the number of light bulbs installed already. So we have the infrastructure there. Look at the ceiling, you see all these light bulbs. Go to the main floor, you see these light bulbs.
Kan vi bruge dem til kommunikation? Ja. Hvad skal vi gøre? Den ene ting vi skal gøre er at vi skal erstatte disse ineffektive hvidglødende pærer, fluorescerende lys, med denne nye LED teknologi, LED pærer. En LED er en halvleder. Det er et elektronisk apparat. Og den har en meget fin spidsfindig egenskab. Dens intensitet kan moduleres ved meget høje hastigheder, og den kan slukkes ved meget høje hastigheder. Og dette er en fundamental basis egenskab som vi udnytter med vores teknologi. Så lad os vise hvordan vi gør det. Lad os se på den tætteste nabo til det synlige lysspektrum -- til fjernbetjeninger. I ved alle at fjernbetjeninger har en infrarød LED -- i bund og grund tænder man LED'en, og hvis den er slukket, slukker man for den. Og det skaber en simpel, lavhastigheds datastrøm med 10.000 bit per sekund, 20.000 bit per sekund. Ikke brugbart til en YouTube video.
Can we use them for communications? Yes. What do we need to do? The one thing we need to do is we have to replace these inefficient incandescent light bulbs, florescent lights, with this new technology of LED, LED light bulbs. An LED is a semiconductor. It's an electronic device. And it has a very nice acute property. Its intensity can be modulated at very high speeds, and it can be switched off at very high speeds. And this is a fundamental basic property that we exploit with our technology. So let's show how we do that. Let's go to the closest neighbor to the visible light spectrum -- go to remote controls. You all know remote controls have an infrared LED -- basically you switch on the LED, and if it's off, you switch it off. And it creates a simple, low-speed data stream in 10,000 bits per second, 20,000 bits per second. Not usable for a YouTube video.
Det vi har gjort er at vi har udviklet teknologien hvormed vi ydermere kan erstatte fjernbetjeningen til vores pære. Vi sender med vores teknologi, ikke kun en enkelt data strøm, vi sender tusindvis af data strømme parallelt, ved endnu større hastigheder. Og teknologien vi har udviklet -- det hedder SIM OFDM. Og det er spatial modulation -- dette er de eneste tekniske termer, jeg vil ikke gå i detaljer -- men det er sådan vi har gjort lyskilden i stand til at sende data.
What we have done is we have developed a technology with which we can furthermore replace the remote control of our light bulb. We transmit with our technology, not only a single data stream, we transmit thousands of data streams in parallel, at even higher speeds. And the technology we have developed -- it's called SIM OFDM. And it's spacial modulation -- these are the only technical terms, I'm not going into details -- but this is how we enabled that light source to transmit data.
I siger, "Okay, det er fint -- en slide lavet på 10 minutter." Men ikke bare det. Det vi har gjort er at vi også har udviklet en demonstrationsmodel. Og jeg viser den offentligt for første gang, denne synlige lys demonstrationsmodel. Og det vi har her er ikke en almindelig skrivebords lampe. Vi har sat en LED pære i, der koster 3 U.S. dollars, sat vores signal behandlings teknologi i. Og det vi så har her er et lille hul. Og lyset kommer gennem det hul. Der er en modtager. Modtageren vil konvertere disse små, fine ændringer i amplituden som vi skaber her til et elektrisk signal. Og det signal bliver så konverteret tilbage til en højhastigheds data strøm. I fremtiden håber vi at vi kan integrere dette lille hul i disse smartphones. Og ikke kun at integrere en billeddetektor her, men måske bruge kameraet.
You will say, "Okay, this is nice -- a slide created in 10 minutes." But not only that. What we've done is we have also developed a demonstrator. And I'm showing for the first time in public this visible light demonstrator. And what we have here is no ordinary desk lamp. We fit in an LED light bulb, worth three U.S. dollars, put in our signal processing technology. And then what we have here is a little hole. And the light goes through that hole. There's a receiver. The receiver will convert these little, subtle changes in the amplitude that we create there into an electrical signal. And that signal is then converted back to a high-speed data stream. In the future we hope that we can integrate this little hole into these smart phones. And not only integrate a photo detector here, but maybe use the camera inside.
Så hvad sker der når jeg slukker lyset? Som man ville forvente, det er lys, en skrivebordslampe. Læg ens bog under den og man kan læse. Den oplyser pladsen. Men på samme tid, ser man denne video komme her. Og det er en video, en high-definition video der er sendt gennem den lys stråle. I er kritiske. I tænker, "Ha, ha, ha. Dette er en fiks akademiker der laver lidt tricks her." Men lad mig gøre dette.
So what happens when I switch on that light? As you would expect, it's a light, a desk lamp. Put your book beneath it and you can read. It's illuminating the space. But at the same time, you see this video coming up here. And that's a video, a high-definition video that is transmitted through that light beam. You're critical. You think, "Ha, ha, ha. This is a smart academic doing a little bit of tricks here." But let me do this.
(Bifald)
(Applause)
Igen. Tror I stadig ikke på det? Det er dette lys der sender denne high-definition video i en delt strøm. Og hvis man kigger på lyset, lyser den som man ville forvente. Man lægger ikke mærke til det med det menneskelige øje. Man lægger ikke mærke til de fine ændringer i amplituden som vi præger ind i denne pære. Den tjener formålet som belysning, men på samme tid, er vi i stand til at sende denne data. Og ser I, selv lys fra loftet kommer ned til denne modtager. Den kan ignorere det konstante lys, fordi det eneste modtageren er interesseret i er de fine ændringer. I har også et kritisk spørgsmål nu, og I siger, "Okay, er jeg nød til at have lyset tændt hele tiden for at dette virker?" Og svaret er ja. Men, man kan dæmpe lyset til et niveau hvor det lader til at være slukket. Og man er stadig i stand til at sende data -- det er muligt.
Once again. Still don't believe? It is this light that transmits this high-definition video in a split stream. And if you look at the light, it is illuminating as you would expect. You don't notice with your human eye. You don't notice the subtle changes in the amplitude that we impress onto this light bulb. It's serving the purpose of illumination, but at the same time, we are able to transmit this data. And you see, even light from the ceiling comes down here to the receiver. It can ignore that constant light, because all the receiver's interested in are subtle changes. You also have a critical question now, and you say, "Okay, do I have to have the light on all the time to have this working?" And the answer is yes. But, you can dim down the light to a level that it appears to be off. And you are still able to transmit data -- that's possible.
Så jeg har nævnt fire udfordringer for Jer. Kapacitet: Vi har 10.000 gange mere spektrum, 10.000 gange flere LED'er allerede installeret i infrastrukturen. I vil være enige med mig i, forhåbentligt, at der ikke er nogen problemstilling med kapaciteten mere. Effektivitet: Dette er data gennem lys -- det er først og fremmest en lampe. Og hvis man kigger på energi budgettet, kommer data transmissionen gratis -- ekstrem energieffektiv. Jeg nævner ikke den høje energi effektivitet af disse LED pærer. Hvis hele verden ville bruge dem, ville man spare hundredvis af kraftværker. Det er en sidebemærkning.
So I've mentioned to you the four challenges. Capacity: We have 10,000 times more spectrum, 10,000 times more LEDs installed already in the infrastructure there. You would agree with me, hopefully, there's no issue of capacity anymore. Efficiency: This is data through illumination -- it's first of all an illumination device. And if you do the energy budget, the data transmission comes for free -- highly energy efficient. I don't mention the high energy efficiency of these LED light bulbs. If the whole world would deploy them, you would save hundreds of power plants. That's aside.
Og jeg har nævnt tilgængeligheden. I vil være enige med mig i, at vi har lys på sygehuset. Man er nød til at se hvad der skal gøres. Man har lys i et fly. Så der er lys overalt i løbet af en dag. Se Jer omkring. Overalt. Se på jeres smartphone. Den har en blits, en LED blits. Dette er potentielle kilder til højhastigheds datatransmissioner.
And then I've mentioned the availability. You will agree with me that we have lights in the hospital. You need to see what to do. You have lights in an aircraft. So it's everywhere in a day there is light. Look around. Everywhere. Look at your smart phone. It has a flashlight, an LED flashlight. These are potential sources for high-speed data transmission.
Og så er der sikkerheden. I vil være enige med mig i, at lys ikke går gennem vægge. Så ingen, hvis jeg har et lys her, hvis jeg har sikker data, ingen på den anden side af dette lokale, gennem den væg er i stand til at læse den data. Og der er kun data hvor der er lys. Så hvis jeg ikke vil have at den modtager modtager data, hvad jeg så ville gøre, dreje den væk. Så går dataene i den retning, ikke denne mere. Nu kan vi faktisk se hvor dataene går hen.
And then there's security. You would agree with me that light doesn't penetrate through walls. So no one, if I have a light here, if I have secure data, no one on the other side of this room through that wall would be able to read that data. And there's only data where there is light. So if I don't want that receiver to receive the data, then what I could do, turn it away. So the data goes in that direction, not there anymore. Now we can in fact see where the data is going to.
Så for mig, anvendelserne for det, for mig, er mere end man kan forestille sig lige nu. Vi har haft et århundrede med meget gode, smarte udviklere af applikationer. Og man skal kun lægge mærke til, at hvor der er lys, er der potentielt en måde at sende data på. Men jeg kan give jer et par eksempler. I kan faktisk måske allerede se effekten allerede nu. Dette er et fjernbetjent køretøj under havet. Og de bruger lys til at oplyse stedet dernede. Og dette lys kan bruges til at sende trådløs data som disse ting bruger til at kommunikerer med hinanden.
So for me, the applications of it, to me, are beyond imagination at the moment. We have had a century of very nice, smart application developers. And you only have to notice, where we have light, there is a potential way to transmit data. But I can give you a few examples. Well you may see the impact already now. This is a remote operated vehicle beneath the ocean. And they use light to illuminate space down there. And this light can be used to transmit wireless data that these things [use] to communicate with each other.
Omgivelser der i sig selv er sikre som denne petrokemiske plante -- man kan ikke bruge RF, det kan generere antenne gnister, men man kan bruge lys -- man ser masser af lys der. I sygehuse, til nye lægelige instrumenter; på gaden til trafikregulering. Biler har LED-baserede forlygter, LED baserede baglygter, og biler kan kommunikere med hinanden for at forhindre ulykker på den måde de udveksler information. Trafiklys kan kommunikere med bilen og så videre. Og så har man millioner af gade lygter installeret i hele verden. Og hver gade lygte kunne være et gratis access point. Vi kalder det, faktisk, et Li-Fi, light-fidelity. Og så har vi disse kabiner i flyene. Der er hundredvis af lys i kabinen på flyet, og hver af disse lys kunne være en potentielt sender af trådløs data. Så hvis man kunne nyde ens yndlings TED video på ens lange flyvetur hjem. Online liv. Så det er en vision, som jeg tror, er mulig.
Intrinsically safe environments like this petrochemical plant -- you can't use RF, it may generate antenna sparks, but you can use light -- you see plenty of light there. In hospitals, for new medical instruments; in streets for traffic control. Cars have LED-based headlights, LED-based back lights, and cars can communicate with each other and prevent accidents in the way that they exchange information. Traffic lights can communicate to the car and so on. And then you have these millions of street lamps deployed around the world. And every street lamp could be a free access point. We call it, in fact, a Li-Fi, light-fidelity. And then we have these aircraft cabins. There are hundreds of lights in an aircraft cabin, and each of these lights could be a potential transmitter of wireless data. So you could enjoy your most favorite TED video on your long flight back home. Online life. So that is a vision, I think, that is possible.
Så, alt vi skulle gøre er at putte en lille microchip i alle potentielle belysnings apparater. Og dette ville så kombinere to basis funktioner: belysning og trådløs datatransmission. Og det er denne symbiose som jeg personligt mener kunne løse de fire essentielle problemer som vi står med indenfor trådløs kommunikation i disse dage. Og i fremtiden, ville man ikke kun have 14 milliarder pærer, man kunne have 14 milliarder Li-Fis installeret i hele verden -- for en renere, og grønnere, og endnu lysere fremtid.
So, all we would need to do is to fit a small microchip to every potential illumination device. And this would then combine two basic functionalities: illumination and wireless data transmission. And it's this symbiosis that I personally believe could solve the four essential problems that face us in wireless communication these days. And in the future, you would not only have 14 billion light bulbs, you may have 14 billion Li-Fis deployed worldwide -- for a cleaner, a greener, and even a brighter future.
Tak.
Thank you.
(Bifald)
(Applause)