10.02.2012
Bits und Bytes reisen mit Licht aus der Lampe
Übertragungstechnik: Licht kann nicht nur Helligkeit spenden, sondern auch Bits und Bytes transferieren. Die neue Technik treiben Forscher am Heinrich-Hertz-Institut in Berlin unter dem Stichwort „Visible Light Communication“ voran. Derzeit wollen sie ihren eigenen Weltrekord mit Sendegeschwindigkeiten bis zu 800 Mbit/s übertreffen.
VDI nachrichten, Berlin, 10. 2. 12, rb
Wenn Anagnostis Paraskevopoulos, Forscher am Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut (HHI) in Berlin, Interessierten von seinem Steckenpferd „Optische drahtlose Datenkommunikation“ berichtet, stößt er auf erstaunte Gesichter. Dass das Internet aus der Deckenlampe kommt, können sich seine meisten Zuhörer kaum vorstellen. „Dabei ist es einfacher, als sie sich denken“, weiß der Experte. Nach einer Vorführung seien fast alle Besucher begeistert. „Licht hat – im Gegensatz zu Funk – eine sprichwörtliche positive emotionale Ausstrahlung“, sagt Paraskevopoulos. „Es ist diese Reaktion, die uns anspornt, weiterzuentwickeln.“
Die Grundlagen für die „Visible Light Communication“ (VLC) hat das HHI gemeinsam mit den Industriepartnern Siemens und France Télécom im EU-Projekt Omega flügge macht. Ein wenig Aufwand ist nötig, um Leuchten in Sendeeinrichtungen für den Datentransfer zu rüsten. Die Kernherausforderung sind dem Wissenschaftler zufolge die zum Einsatz kommenden Weißlicht-LEDs: „Das sind Chips, die für die energieeffiziente Beleuchtung entwickelt worden sind, nicht für die schnelle Datenübertragung. Wir versuchen hier, 35-Tonner mit 300 km/h zu fahren.“
Um digitale Informationen senden zu können, knipsen Techniker die Leuchtdioden mit einem Modulator blitzschnell ein und aus. Das menschliche Auge kann diese Veränderung nicht wahrnehmen. Als Empfänger am PC oder Mobilfunkgerät reicht prinzipiell eine Photodiode. Sie fängt das Licht auf, wobei die Elektronik die Einser und Nullen dekodiert und sie in maschinenverständliche elektrische Impulse übersetzt.
Für den Rückkanal verwenden die Tüftler derzeit Infrarot, um eine Vermischung der Leuchtquellen zu vermeiden und dem Nutzer eine grell-strahlende LED etwa an seinem Laptop zu ersparen. Laut Paraskevopoulos können damit symmetrische Datenraten erreicht werden. In die LEDs selbst und aus ihnen wieder heraus in angeschlossene Netze gelangen die Bits und Bytes über herkömmliche Schnittstellen wie Ethernet.
Im Labor funktioniert das „optische WLAN“ schon ganz gut. Die Fraunhofer-Forscher arbeiten derzeit daran, ihren eigenen Weltrekord mit Sendegeschwindigkeiten bis zu 800 Mbit/s auf 1 Gbit/s hochzuschrauben.
Bahnbrechend werde aber erst eine Änderung beim Lichtdesign sein, prognostiziert Paraskevopoulos. Schließlich müssten in allen Einsatzbereichen statt der bekannten Lösungen die Modulations-LED-Chips Einzug halten. Zudem hat das Empfangsgerät noch die Größe eines Kofferradios und müsste für den breiten Einsatz deutlich schrumpfen. Nicht zuletzt suchen die Wissenschaftler typische Störquellen, die von anderen Lichtquellen bis zu Ausstrahlungen billiger Netzteile reichen.
Paraskevopoulos rechnet damit, dass die Technologie sich zunächst im professionellen Bereich verbreitet. Als Einsatzbereiche kommen etwa Krankenhäuser oder OP- und Schweißroboter infrage, in denen Funkübertragung unerwünscht oder unmöglich ist. Mittelfristig könnte sich VLC etwa in Fabrikhallen, Flugzeugen oder gar öffentlichen Verkehrsmitteln breit machen. Auch unter Wasser gilt die Technik als leuchtendes Vorbild.
Anwendungen im Heimbereich sehen die Entwickler in fünf bis sechs Jahren. Dafür sind ihrer Ansicht nach noch Standardisierungen nötig, um Systemhersteller an Bord zu bekommen. Pioniere dürften dann etwa Kunden sein, die mit WLAN in den eigenen vier Wänden unglücklich sind oder ihre Kinder vor Funkquellen fernhalten wollen.
Als großen Vorteil von VLC beschreibt Paraskevopoulos die Tatsache, dass das optische Spektrum unreguliert ist und so flexiblere Gestaltungsmöglichkeiten als das Funkspektrum bietet. Hinzu komme, dass das Verfahren außerhalb des Lichtstrahls „abhörsicher“ sei. Die Lichtkeulen seien so zu gestalten, dass zwei Personen auf demselben Sofa sitzen und verschiedene Videos herunterladen könnten. Ein Angreifer könne zwar etwa einen Spiegel in den Lichtgang halten, um Informationen umzuleiten. Dies sei aber leicht zu merken. STEFAN KREMPL
www.hhi.fraunhofer.de/vlc