Das Internet findet sich heute überall. Eine Technologie, ohne die wir uns nur schwerlich ein Leben vorstellen können. Doch es gibt auch ein paar Wermutstropfen: zunächst einmal braucht man eine Funkverbindung oder nervige Kabelalternativen, man ist Elektrosmog ausgesetzt und läuft immer Gefahr, dass Daten bei der Übertragung abgezapft werden. Netzzugang, Strahlungsminimierung und Datenschutz heißen die Herausforderungen, an denen gearbeitet wird.

Weltweit arbeiten Wissenschaftler an neuen Wegen, Daten zu übertragen. Forscher des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI sind sich sicher, dass Licht der Schlüssel ist. Mit handelsüblichen LEDs können Daten übertragen werden – Lichtmodulation lautet das Zauberwort: extrem schnelles Ein- und Ausschalten des Lichtes. Eine Photodiode im Empfängergerät fängt die Lichtimpulse auf und wandelt sie in elektrische Impulse um. Das beste dabei: Visible Light Communication (VLC) eignet sich für High-Speed-Datenverbindungen. Gleichzeitig könnten z.B. mehrere Videostreams in HD-Auflösung laufen.

Diese Art der Datenübertragung bringt einige Vorteile mit sich: sie kann überall da zum Einsatz kommen, wo elektromagnetische Strahlung unerwünschte Nebeneffekte hat. Beispielsweise in Flugzeugen, wo Funkübertragung die Steuerungssysteme der Maschine stören könnte. Damit trotzdem jeder Passagier auf seinem Monitor seinen eigenen Film gucken kann, greifen die Airlines bisher auf die verkabelte Variante zurück. Ein Sender muss hier zahlreiche Empfänger versorgen – die Konsequenz sind große Kabelmengen, deren Verlegung Aufwand, Kosten und Gewicht bedeutet. Mit Licht ist eine Alternative gefunden.

Nicht nur über der Erde interessant

Aber auch Krankenhäuser oder Fabrikhallen mit komplexen Industrieanlagen sind mögliche Anwendungsfelder. Diese Orte sind ohnehin immer beleuchtet und die Modulationen im Licht stören weder das menschliche Auge noch andere Systeme. Auch die Technologie selbst ist wenig anfällig für störende Elemente, andere Lichtquellen beispielsweise beeinflussen die Datenübertragung in der Regel nicht. Die Technik erkennt und filtert etwaige Störungen, erklärt Dr. Anagnostis Paraskevopoulos vom Fraunhofer HHI. Lediglich eine direkte Sonneneinstrahlung sei ein Problem, da diese den Detektor sättige.

VLC ist eine Lösung, die das optische Spektrum nutzt und somit lizenzfrei einsetzbar ist. Da es mittlerweile einen Engpass bei Funklizenzen gibt, ist die Technologie zugleich eine Lösung, die keine Einschränkungen im Einsatz erwarten lässt. Die Forscher am Fraunhofer HHI haben sich mit dem Projekt ein ambitioniertes Ziel gesetzt: LEDs, die ausschließlich für die Beleuchtung entwickelt werden, sollten fit gemacht werden für Datenübertragung. Die Geschwindigkeitssteigerung war dabei ein bedeutender Forschungsgegenstand. Mit gezielten Schaltungen und der Modulationstechnologie OFDM war dies möglich.

Da der Einsatzbereich dieser Technologie mit der LED-Beleuchtung verknüpft ist, hängt ihre Reichweite von der Lichtstärke ab. Jedes Gerät, das sich im Lichtkegel befindet, kann Daten austauschen. Dabei muss eine Person mit ihrem Smartphone jedoch nicht unbedingt direkt unter der Lampe stehen. Auch wenn das Licht z.B. an einer weißen Wand reflektiert wird, funktioniert die Technologie. »Ausschlaggebend ist die Lichtintensität am Detektor«, so Dr. Anagnostis Paraskevopoulos. »Wie hoch diese sein muss, das hängt davon ab, was Sie damit machen wollen. Wenn Sie ein Video streamen wollen, ist eine hohe Lichtintensität notwendig, wenn Sie lediglich eine Text-Mail verschicken wollen, ist eine geringe Lichtintensität ausreichend.« Möchte man Entfernungen und Reichweiten beeinflussen, lassen sich z.B. verschiedene Linsen einsetzen.

Eine Chance für den Datenschutz

Die räumliche Begrenzung bietet aber auch eine Chance: Die Datenübertragung kann im Gegensatz zu WLAN strikt räumlich begrenzt werden, beispielsweise durch eine Wand, oder sogar mit jedem einfachen Lichtschutz wie eine Jalousie, die den »Sichtkontakt« zwischen Sender und Empfänger nimmt. Jemand, der im Nachbarraum mit seinem Laptop Daten abfangen möchte, hat keine Möglichkeit dazu, da er kein Lichtsignal empfängt. Dem Datenschutz kann damit stärker nachgekommen werden. Überall, wo sensible Daten übertragen werden (z.B. im Bankenbereich) bietet VLC somit eine neue Option, Daten von der Außenwelt abzuschirmen und abhörsicher auszutauschen.

Damit die LED mit Daten versorgt wird, verfügen die von den Forschern eingesetzten Module über zwei Anschlüsse, einer für Stromversorgung, einer für Daten. Was momentan noch über einen elektrischen Datenanschluss abgewickelt wird, könnte zukünftig über kostengünstige Faser passieren. »Die Vision ist, dass eine Plastikfaser als Bestandteil des Stromkabels diese Funktion übernimmt.« sagt Dr. Anagnostis Paraskevopoulos. Eine Datenübertragung über die Stromleitung wäre hinsichtlich der Datensicherheit problematisch.

Mit ersten Anwendungen im professionellen Bereich, beispielsweise in Industrieprojekten, rechnet Dr. Anagnostis Paraskevopoulos in ca. zwei Jahren. Wenn dann die Akzeptanz für die Technologie erreicht werden kann und es gelingt, eine einheitliche Standardisierung zu etablieren, könnte VLC in etwa sechs Jahren auch ein Massenprodukt werden. Die Forscher verstehen die Technologie jedoch nicht nur als Ersatz für konventionelles WLAN. Auch wenn die VLC-Technologie erstmal dort zum Einsatz kommen wird, wo WLAN- oder Kabellösungen unerwünscht oder nicht nutzbar sind, sind die HHI-Forscher sehr optimistisch, dass eine weitere Vielzahl von Anwendungen für die »Daten aus der Deckenleuchte« kommen wird. Daran arbeiten sie jetzt schon. (mk)

Keine Kommentare vorhanden

Das Kommentarfeld darf nicht leer sein
Bitte einen Namen angeben
Bitte valide E-Mail-Adresse angeben
Sicherheits-Check:
Acht + = 8
Bitte Zahl eintragen!
image description
Experte
Alle anzeigen
Dr. rer. nat. Anagnostis Paraskevopoulos
  • Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik Heinrich-Hertz-Institut HHI
Weitere Artikel
Alle anzeigen
Es werde Licht
Dem Wind auf der Spur
Mit der inneren Uhr arbeiten
Stellenangebote
Alle anzeigen