Från Bluetooth till 5G – möt forskarna bakom trådlös kommunikation
Långt innan Bluetooth-symbolen började lysa blått ...
Och inte vilken länk som helst. Den skulle fungera på tio meters avstånd, knappt dra någon ström, inte ta någon plats och inte kosta mer än fem dollar att tillverka.
– När folk hörde det så skrattade de och sa att det aldrig skulle gå, säger Sven Mattisson, en av uppfinnarna av Bluetooth och tidigare adjungerad professor.
Kapplöpningen om att klippa kopplet
Under mitten av 1990-talet kunde människor för första gången ta med sig sin telefon utanför hemmet. Att slippa den krulliga sladden som tidigare hållit dem fastklistrade vid vägguttaget blev en symbol för frihet. Men en sladd höll fortfarande mobilanvändarna i koppel – hörlurssladden.
Intel, Nokia och Motorola – hela världens teknikjättar – tävlade om vem som skulle bli först med att leda nästa revolution: att få olika enheter att kommunicera med varandra trådlöst. Men ingen hade fått det att fungera i praktiken. Än.
Lösningen skulle komma från en liten stad i södra Sverige som under flera decennier byggt upp en unik kompetens inom tillämpad elektronik och telekommunikation. Så unik att telekombolaget Ericsson valt att placera sin mobiltelefonutveckling bara meter från universitets laboratorier. Så klivet från teori till praktik var kort när radioforskaren Sven Mattisson 1995 gick över från Lunds universitet till Ericsson för att lösa en av sin tids stora teknikutmaningar.
Det som är unikt med Lund är att avståndet mellan universitet och industrin är extremt kort. Det gör att idéer inte bara blir koncept utan teknik som faktiskt fungerar, säger Sven.
Sven Mattisson såg lösningen för trådlös kommunikation i chipteknik. Trådlösa nätverk som liknade wifi fanns redan, men tekniken var för dyr, för stor och drog för mycket ström för att byggas in i en mobiltelefon. I stället tog han fram något mycket enklare, tillsammans med sin kollega och meduppfinnare Jaap Haartsen: ett litet chip som gjorde det möjligt för mobilen och hörlurarna att ansluta – med hjälp av radiovågor. Chipet kunde både sända och ta emot signaler och snabbt byta frekvens för att undvika störningar från andra enheter. Just att filtrera ut rätt signaler från andra enheter var nämligen den stora utmaningen, i ett frekvensutrymme fyllt med signaler från allt från wifi till mikrovågsugnar.
– Jag var bedrövad när vi fick våra första prototyper och filtren inte gjorde det de skulle. Det blev många sömnlösa nätter, säger Sven Mattisson.
Varje misslyckad prototyp drog arbetet månader tillbaka – tid som var avgörande i kapplöpningen om att bli först med framtidens trådlösa kommunikation.
Ett av historiens viktigaste meddelanden
Men så, efter nästan tre år av prototyputveckling och vakna nätter, kom till slut ögonblicket Sven Mattisson väntat på. 1997 hade de en fungerande prototyp. Nu kunde de för första gången i världshistorien skicka ett meddelande över radiovågor – utan sladd och utan mobilnät.
Jag fick världens ångest – vad ska jag skriva?
– Till slut slog jag bara in de sex första knapparna längst upp på tangentbordet...", berättar Sven Mattisson och skrattar.
Meddelandets innehåll var kanske inte världsomvälvande. Men att det faktiskt kom fram skulle förändra hur hela världen kommunicerar – för alltid.
– Jag hade aldrig kunnat föreställa mig att det skulle bli så stort som det är idag. Samtidigt byggde vi ju tekniken så att den skulle gå att tillverka i hur många exemplar som helst.
Och nu låg det stora arbetet framför Sven. Att ta fram konceptet och fungerande prototyper var bara tio procent av jobbet säger han – resten var att få ut tekniken på marknaden. Och det skulle visa sig vara lättare sagt än gjort.
Så fick Bluetooth sitt namn
Toronto, sent 1997. Världens teknikjättar samlas för att presentera sina lösningar på en av tidens stora ödesfrågor: framtidens trådlösa kommunikation. Sven Mattisson och hans branschkollega Jim Kardach är där för att övertyga förslagskommittén om att Ericssons radiolänk är svaret alla söker. För om deras teknik ska fungera i praktiken så måste den bli standard i alla nya mobiltelefoner. Men de misslyckas. Kommittén är inte imponerad, utan utser ett annat företags idé till vinnare.
Besvikna letar Sven och Jim sig till närmsta bar för att prata igenom vad som gick fel. Men efter några öl glider samtalet i stället in på deras favoritämne – vikingar. Sven Mattisson berättar om en vikingabok han läst, ”Röde orm” av Frans G. Bengtsson. Där beskrivs hur kungen Harald Blåtand försökte ena vikingarnas många viljor på så kallade vikingating. Det var politiska möten där beslut fattades och som sen avslutades med att alla firade tillsammans.
Få ting äro bättre än att lyssna till goda berättelser, när man ätit sig mätt och har öl kvar i kannan. Ty så går tiden lätt mellan målen, och det blir mindre trätor över borden.
– "Röde Orm", Frans G. Bengtsson
– Jim tyckte att det var en klockren bild för hur vi skulle få företagen att samarbeta kring vår nya teknik. Vi ses, löser konflikter – och sen festar vi!, säger Sven och skrattar.
Efter kvällen på baren föreslår Jim Kardach att de ska kalla sin nya teknik för Bluetooth efter vikingakungen. Och Sven och Jim fortsätter outtröttligt sitt arbete för att få omvärlden att lyssna.
Ett år senare har Ericsson lyckats samla teknikföretagen Nokia, Intel, Toshiba och IBM kring samma idé – att göra tekniken till en gemensam, global standard. Nu är det dags för lansering. Flera konsulter jobbar för fullt med att hitta ett namn åt tekniken, berättar Sven Mattisson.
Ett av förslagen var ”Flirt” med sloganen ”getting close, but not touching”.
Men ett efter ett faller namnen bort – redan upptagna, eller nedskjutna. Till slut finns bara arbetsnamnet som fötts över ett par öl kvar. Så de tar det. Och resten är som man brukar säga, historia.
Från Bluetooth till nästa generations mobilnät
När Sven Mattisson byggde Bluetooth var utmaningen hur man får många användare att dela samma frekvensutrymme utan att signalerna blev till ett enda brus. Den utmaningen försvann inte med Bluetooth. Den bara växte.
I början av 2010‑talet flyttade internet ner i våra fickor på allvar med 4G. Resultatet? Mobiltrafiken exploderade. Vi nöjde oss inte längre med att bara skicka meddelanden till varandra, utan ville dela bilder och videor med våra vänner (och främlingar) online. Prognoserna talade om tio-, tjugo-, trettiofaldiga ökningar av mobiltrafiken. Men en sak förblev densamma.
– Utrymmet för mobilerna att skicka och ta emot signaler på – frekvensutrymmet – ökade inte, säger Fredrik Tufvesson, professor i radiosystem vid Lunds universitet.
Mobilnätet närmade sig bristningsgränsen och Fredrik var en av alla forskare som sökte efter en lösning. En av de mest radikala idéerna kom från forskningsföretaget Bell Labs i USA: Tänk om mobilnätens basstationer – de fasta sändare som tar emot och skickar radiosignaler mellan våra telefoner och nätet – i stället för några enstaka antenner hade oändligt många som samarbetade? Men idén stannade på pappret.
– Ingen trodde att det faktiskt gick att bygga. Det verkade alldeles för krångligt och resurskrävande. Men vi höll inte med.
Två världsrekord
Fredrik Tufvesson och hans kollegor bestämde sig för att testa idén i sitt laboratorium – en grå box med lysrörsbelysning, nerkladdad whiteboard och trassliga sladdar längs golvet. Och här, i det oansenliga laboratoriet i norra Lund, skulle snart ett stort tekniskt genombrott äga rum.
På ena sidan rummet byggde de upp en basstation med ett hundratal antenner. På andra sidan återskapade de ett överbelastat mobilnät.
– Alla användare stod inom en meters avstånd och skickade på exakt samma frekvens i samma ögonblick, förklarar han.
I ett vanligt 4G‑nät med några få antenner skulle det göra att signalerna flöt ihop till ett enda brus. Men med hundra antenner hände något annat. I stället för att sända signaler åt alla håll kunde basstationen rikta dem mer exakt mot varje mobil. Det var som att byta ut en strålkastare mot många små ficklampor. Plötsligt blev det möjligt att se små skillnader i hur varje signal nådde fram, och på så sätt skilja användarna åt.
Vi blev först i världen att visa att 5G faktiskt fungerar i praktiken, säger Fredrik Tufvesson.
Och bara två år senare, 2016, satte Lund ett nytt rekord. Denna gång i hur många användare som kunde dela samma frekvensutrymme och ändå särskiljas – 22 stycken, för dig som undrar.
Experimenten på Lunds universitet lade grunden för dagens mobilnät. Med den nya tekniken, som kallas Massive MIMO (multiple-input multiple-output), blev det möjligt att använda radiovågorna på ett smartare sätt – med högre tillförlitlighet och lägre energiförbrukning.
– Efteråt har flera teknikföretag tackat oss för att vi vågade visa vägen så att de kunde följa efter och ta tekniken ut i världen, säger Fredrik.
Det är tack vare 5G som mobilnäten i dag fungerar i täta stadskärnor, på sjukhus, i kollektivtrafiken och inom industrin – platser där många människor, maskiner och system måste vara uppkopplade samtidigt och där ett avbrott kan få stora konsekvenser.
Mot högre och högre frekvenser
Vi använder enorma mängder data – så pass mycket att de radiofrekvenser som länge burit mobilnäten återigen börjar bli fulla. För att få plats med trafiken tvingas näten ta klivet upp till allt högre frekvenser. Och det för med sig nya utmaningar: ju högre frekvens, desto svårare blir det att styra signalerna dit de ska.
Det räcker inte längre med Massive MIMO‑tekniken som kunde liknas vid många små ficklampor. I dagens täta mobilnät krävs laserprecision: varje signal måste träffa exakt rätt mottagare, trots att användarna befinner sig nära varandra och kommunicerar samtidigt.
Under lång tid ansågs det orealistiskt att bygga in sådan precision – så kallad digital beamforming – direkt i en mobil. Men 2024 demonstrerade BeammWave, ett företag sprunget ur Lunds universitets forskning om radiosystem och antennteknik, att det var möjligt. Med ett litet chip i mobilen lyckades BeammWave demonstrera distribuerad digital beamforming för 5G.
Och att genombrottet skedde just i Lund är ingen slump, menar Stefan Svedberg, BeammWaves vd och alumn från Lunds universitet – som, träffande nog, tidigare varit med och drivit arbetet med att göra Bluetooth till en gemensam standard för teknikutvecklare.
Det finns en stark Lundatradition kring strömsnål radiokommunikation, med rötter hela vägen tillbaka till Bluetooth. Det har skapat ett unikt ekosystem: industriellt kunnande hos stora teknikföretag, ett universitet som utbildar ledande ingenjörer och en infrastruktur i världsklass. Det är ovanligt – även internationellt.
30 år i framkant inom trådlös kommunikation
– Vi har hittat en liten skruv i en väldigt stor helhet – och den skruven är vi extremt bra på, säger Stefan Svedberg.
Text, research och produktion: Amanda Lindström
Foto, infografik och video: Catrin Jakobsson
Källor: Sven Mattisson, Fredrik Tufvesson, Stefan Svedberg, ”Röde orm” av Frans G. Bengtsson (1974) och Lux Insights, Inc.
Arkivbilder: Harry Hotline Society-arkivet, Sven Mattissons privata samling, Kennet Ruona, Louis Moe, Henry A. Payne
Redaktör: Ellen Albertsdóttir, ellen [dot] albertsdottir [at] kommunikation [dot] lu [dot] se (ellen[dot]albertsdottir[at]kommunikation[dot]lu[dot]se)