Zichtbare lichtcommunicatie (VLC), en optische communicatie in het algemeen, wekte de interesse van professor Marcos Katz toen hij en zijn team in 2017 voor het eerst een herconfigureerbaar hybride draadloos netwerk demonstreerden dat gebruikmaakt van VLC en radiotechnologieën. Het netwerk schakelde naadloos over van radio naar optisch, of vice versa, volgens de staat van de kanalen, contextinformatie, lokaal beleid en anderen.

"VLC is een geweldige aanvullende technologie voor radio, ", zegt Katz. "De unieke voordelen zijn hoge beveiliging en privacy, geen elektromagnetische compatibiliteitsproblemen, ondersteuning voor hoge datasnelheden, alle belangrijke kenmerken die nodig zijn voor 6G." Deze functies komen van pas in zijn nieuwste onderzoeksuitdaging voor communicatie via biologische weefsels.

Het team van Katz heeft onlangs aangetoond hoe licht kan worden gebruikt om gegevens van en naar in-body apparaten zoals implantaten over te brengen. "We gebruiken bijna-infraroodlicht om gegevens over biologische weefsels te verzenden, " zegt Katz. "Op deze golflengten, lichtvoortplanting in biotissues is gunstiger, hoewel het verzenden van gegevens via biotissues een grote uitdaging is."

Met de testbank het team kan verschillende soorten parameters gebruiken, zoals modulatieschema's en zendvermogen. "We hebben alle experimenten gerealiseerd met kunstmatig vervaardigde optische fantomen, evenals echte botten en monsters van vers vlees, ", zegt Katz. "De optische fantomen die in de experimenten zijn gebruikt, zijn hier aan de Universiteit van Oulu ontwikkeld." er zijn geen plannen voor in vivo metingen, maar het team houdt zich strikt aan de voorschriften die het maximaal toegestane lichtvermogen per vierkante millimeter in menselijk weefsel bepalen.

Onlangs, sommige auteurs hebben het gebruik van licht voorgesteld voor zeer korte links, in het bereik van enkele millimeters, bijvoorbeeld voor communicatie met apparaten onder de huid. "We hebben door experimenten aangetoond dat we het bereik aanzienlijk kunnen vergroten tot enkele centimeters, communicatie mogelijk maken met diep geïmplanteerde apparaten en tussen apparaten in het lichaam, " zegt Katz. Hij voorziet dat directe communicatie tussen geïmplanteerde apparaten en out-body apparaten ook mogelijk is, zelfs wanneer deze knooppunten meters verwijderd zijn van het lichaam.

Hoewel de eerste resultaten datasnelheden van tientallen kbps laten zien, het gebruik van multi-source/receiver-structuren zoals MIMO en geavanceerde modulatieschema's kan de snelheid aanzienlijk verhogen. Het is ook mogelijk om gepulseerde communicatie te gebruiken om het communicatiebereik in het weefsel te vergroten. Licht heeft ook het grote voordeel dat het kan worden gebruikt zonder zorgen over blootstelling aan radiofrequentie en privacy, zegt Katz. Eerder, radiocommunicatie is meestal gebruikt om informatie over te dragen naar geïmplanteerde apparaten.

Derden of kwaadwillende gebruikers kunnen, in principe, jam communicatie links, afluisteren van signalen, en toegang tot apparaten. Recent onderzoek toont ook aan dat commerciële pacemakers en defibrillators kunnen worden gehackt, wat uiteindelijk heeft geleid tot massale terugroepacties van apparaten. Op licht gebaseerde communicatie, anderzijds, is lokaal wat hackpogingen op afstand praktisch verhindert, merkt Katz op.

Het team is continu bezig met het verbeteren van de meetopstelling. Aankomende mogelijkheden omvatten een nauwkeurige temperatuurregeling van de monsters. "We zijn van plan om door te gaan met uitgebreide metingen om biologische weefsels te karakteriseren als medium voor draadloze communicatie, " zegt Katz. "Op basis van de resultaten, we zullen kanaalmodellen kunnen ontwikkelen en zenders en ontvangers kunnen ontwerpen die zijn geoptimaliseerd voor het kanaal. We zijn ook van plan om radio- en optische communicatie in bioweefsels te vergelijken."

Katz heeft een duidelijk langetermijndoel. "In de toekomst, we in staat zullen zijn om belangrijke medische ICT-functies uit te voeren, zoals diagnostiek, behandeling, draadloze communicatie, activering, remming en monitoring van celactiviteiten en andere door gebruik te maken van een uniek en zeer veilig op licht gebaseerd systeem, "zegt Katz. "Zodra we de biotissues als het transmissiemedium begrijpen, we kunnen er een volledige communicatieketen op afstemmen."