Schnelle Datenübertragung 17.12.2014, 08:33 Uhr

Drahtlos kommunizieren mit Licht

Ingenieure aus Dresden haben eine Technologie der drahtlosen Datenübertragung vorgestellt: Sie senden mit schnellen Impulsen aus infrarotem Licht die Daten mit einem Gigabit zum Empfänger. Der spielt auf dem Laptop einen Spielfilm in HD-Qualität ab – ruckelfrei.

Kabel sind nur im Weg, WLAN ist zu uneffizient. Weil die Industrie immer mehr Prozesse vernetzt, arbeiten Forscher an neuen Übertagungswegen für große Datenmengen. Das Dresdener Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) setzt dabei auf infrarote Lichtwellen. Mit optischen drahtlosen Netzwerken wollen die Forscher den Datenwust der Industrie 4.0 bewältigen. 

Kabel sind nur im Weg, WLAN ist zu uneffizient. Weil die Industrie immer mehr Prozesse vernetzt, arbeiten Forscher an neuen Übertagungswegen für große Datenmengen. Das Dresdener Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme (IPMS) setzt dabei auf infrarote Lichtwellen. Mit optischen drahtlosen Netzwerken wollen die Forscher den Datenwust der Industrie 4.0 bewältigen. 

Foto: Fraunhofer IPMS

Die Zukunft der drahtlosen Informationsübertragung liegt im Licht. Ingenieure des Fraunhofer-Instituts für Photonische Mikrosysteme (IPMS) in Dresden haben jetzt ein System vorgestellt, welches drahtlose Übertragungsraten mit einem Gigabit pro Sekunde ermöglicht. Das ist etwa die doppelte Geschwindigkeit eines herkömmlichen Wlan-Routers. Zwei Kameraaugen ragen aus einer schwarzen Box an der Decke. Sie sind auf eine Box gerichtet, die mit einem USB-Kabel am Laptop angeschlossen ist. Mit diesem Setting haben die Ingenieure einen Spielfilm in HD-Qualität auf dem Bildschirm ruckelfrei abgespielt.

Für die Endgeräte ist die Art der Datenübertragung gleichgültig

Für die Endgeräte macht es keinen Unterschied, ob sie via Infrarotlicht oder über Kabel miteinander kommunizieren. „Wir haben momentan zwei Technologien im Angebot, einen Hotspot an der Decke, der ganz Räume ausstrahlt und eine Punkt-zu-Punkt-Verbindung“, sagt Dr. Michael Scholles, der am IPMS für „Business Development & Strategy“ die Verantwortung trägt.

Bis zu zehn Gigabit pro Sekunde sind möglich

Die optische Technologie ist in der Lage, Informationen mit bis zu zehn Gigabit pro Sekunde zu übertragen. Zudem verbraucht diese Technologie nur rund 15 Prozent der Energie eines normalen WLAN-Netzes. Ein weiterer Vorteil: Es kann nicht zu Störungen wie bei Funknetzen kommen. „Dabei können Daten kollidieren, die Übertragungsrate bricht zusammen“, erklärt Michael Faulwaßer vom IPMS, der die neue Technologie mitentwickelt hat. Das macht die optische Übertragungstechnik zum Beispiel in sensiblen Bereichen wie Operationssälen zu einer echten Alternative.

Freie Sicht ist Voraussetzung

Ein simpler Test am IPMS zeigt aber auch eine der größten Schwächen der optischen Informationsübertragung auf: Deckt man die Empfängerbox mit der Hand ab, so ist der Bildschirm am Laptop kurz darauf schwarz. „Die benötigte freie Sicht zwischen Sender und Empfänger mag als Einschränkung wahrgenommen werden“, gibt Michael Scholles dann auch zu, „im industriellen Bereich kann man sie aber relativ gut voraussetzen.“

Auch im privaten Bereich kann die kabellose Datenübertragung per Licht eingesetzt werden.

Auch im privaten Bereich kann die kabellose Datenübertragung per Licht eingesetzt werden.

Foto: Fraunhofer IPMS

Und gerade im industriellen Bereich kann die optische Informationsübertragung ihre Vorteile voll ausspielen. Denn neben der hohen erreichbaren Geschwindigkeit hat sie einen hohen Sicherheitsgrad: „Die Daten bleiben im Raum“, sagt Faulwaßer. Denn Licht streut, anders als Funkwellen, nicht in alle Raumrichtungen, sondern nur in einem kleinen Winkelbereich. So ist garantiert, dass niemand an die übertragenen Informationen gelangen kann. Eine dünne Wand reicht aus, um die Informationen sicher abzuschirmen. Das macht es Industriespionen künftig schwerer.

Freie Funk-Frequenzen werden immer knapper

Es gibt noch weitere gute Gründe, die optische Informationsübertragung voranzutreiben. Die so genannte Industrie 4.0 hat in vielen Unternehmen bereits Einzug gehalten. Dabei werden Produktionsketten laufend überwacht, Produkte werden individualisiert und die Herstellung wird dezentralisiert. Das alles lässt den notwendigen Datenstrom schier ins Unermessliche ansteigen.

Auch für private Kunden gibt es bereits Szenarien: Ein kabelloses Dock etwa könnte Daten mit Hochgeschwindigkeit auf Smartphones übertragen. 

Auch für private Kunden gibt es bereits Szenarien: Ein kabelloses Dock etwa könnte Daten mit Hochgeschwindigkeit auf Smartphones übertragen. 

Foto: Fraunhofer IPMS

Höhere Übertragungsraten sind daher das Gebot der Stunde. Doch: Freie WLAN-Frequenzen werden irgendwann knapp. Licht hingegen eröffnet einen riesigen Bereich zusätzlicher Wellenlängen – ein weiterer Vorteil.

Jede Lampe kann zum WLAN-Hotspot werden

Das eröffnet auch den Blick in die Zukunft. Die optische Informationsübertragung funktioniert genauso gut im sichtbaren Frequenzbereich. Bei der Datenübertragung blinken die Lichtquellen so schnell, dass das menschliche Auge kein Flackern wahrnimmt. Jede Lampe lässt sich daher zu einem WLAN-Hotspot aufrüsten: Künftig kann jede Straßenlaterne den Zugang ins Internet ermöglichen.

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