Sichtbares Licht aus Deckenlampen überträgt High-Speed-Internet

Statt per WLAN könnten Internetzugänge künftig auch über sichtbares Licht erfolgen, beispielsweise im Museum, um die Besucher mit Informationen zu versorgen.

Foto: Heinrich-Hertz-Institut

Vor zwei Jahren hatte das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin seine Technik der „Visible Light Communication“ vorgestellt. Die Technik nutzt das sichtbare Licht, um darüber Daten zu übertragen. Damals wurden unter Laborbedingungen Übertragungsraten von 800 Megabit pro Sekunde erreicht.

Jetzt können die Berliner Forscher mit neu entwickelten und patentierten Baugruppen eine höhere Bandbreite von bis zu 180 Megahertz nutzen und die Daten im höheren Frequenzbereich übertragen. Die Übertragungsrate wird dadurch deutlich gesteigert und liegt nun pro Lichtfrequenz bei 1 Gbit/s. Da in handelsüblichen LEDs zumeist drei Lichtfre­quenzen, das heißt Lichtfarben, verwendet werden, ist eine Datenübertragung von bis zu 3 Gbit/s möglich.

Die Leuchtdiode dient als Sender, eine Fotozelle als Empfänger

Die Kommunikation über sichtbares Licht nutzt die handelsübliche Leuchtdiode als Sender und eine Fotozelle als Empfänger. Die Treiberelektronik der LED wird mit einem Modulator ausgestattet, der den Strom moduliert. Mit einer Frequenz von 10 MHz schaltet er die LED ein und wieder aus, wodurch die Informationen bitweise in Form von Nullen und Einsen übertragen werden. Das menschliche Auge nimmt dieses Flackern nicht wahr.

Auch im Zug könnte künftig per Licht der individuelle Zugang zum Internet möglich werden.

Quelle: Heinrich-Hertz-Institut

Auf der Gegenseite dient eine Fotozelle als Empfänger. Sie fängt das Flackern der LED auf und wandelt mit einem Demodulator die optischen Signale in elektrische Impulse um, die dann per Ethernet- oder USB-Stecker zum Computer geschickt werden. Übertragungsweiten von 30 Zentimeter bis fünf Meter sind damit möglich. Bei einer Bündelung des Lichtes könnte man auch größere Distanzen überbrücken.

Die Wissenschaftler sehen ihre optische Drahtloskommunikation als eine ergänzende Technik zu der bestehenden Funktechnik. Sie könnte überall dort zum Einsatz kommen, wo drahtlose Datenübertragung per Funk problematisch ist, etwa in Flugzeugen oder Krankenhäusern. Überall dort, wo die Beleuchtung ständig eingeschaltet ist, wie in Großraumbüros, Produktionshallen, in Museen oder im öffentlichen Fern- und Nahverkehr bietet sich die optische Drahtloskommunikation an.

Darüber hinaus könnte die Technik auch für die Verbreitung von GPS-Daten im Gebäudeinneren genutzt werden. Außerdem ist die neue optische Übertragungstechnik nahezu abhörsicher, denn die Daten lassen sich nur direkt unter der LED-Lampe empfangen. Von der Seite können die Lichtmodulationen praktisch nicht abgehört werden.

Bedarf an Bandbreiten wächst rasant

In etwa drei bis fünf Jahren ist ihr Produkt marktreif, hoffen die Forscher. Momentan sei  das Empfänger-Gerät noch etwa so groß wie ein DIN A4-Blatt. Später soll ein einfacher USB-Stick am Laptop oder ein entsprechender Chip im Smartphone reichen, um Daten von der Deckenlampe zu empfangen.

Selbst unter Wasser können sich die Forscher des Berliner Heinrich-Hertz-Instituts vorstellen, dass man per Licht vernetzt ist.

Quelle: Heinrich-Hertz-Institut

Das Heinrich-Hertz-Institut sieht seine Entwicklung der Visible Light Communication auch vor dem Hintergrund des schnell wachsenden Bedarfes an Netzkapazitäten. In den letzten zehn Jahren sei das Verkehrsaufkommen in den Netzen kontinuierlich zwischen 30 und 50 Prozent pro Jahr gestiegen, sagen die Forscher. Bis zum Ende 2015 könnte sich die Zahl der Mobilfunkkunden auf fünf Milliarden verdoppelt und die übertragene Datenmenge verhundertfacht haben. Das würde bedeuten, dass die derzeitigen und in den nächsten Jahren vorgehaltenen Bandbreiten nicht ausreichen, um den immens wachsenden Verkehrsbedarf im Festnetz und in mobilen Netzen zu decken.