Drahtlose Datenübertragung bei 100 Gigabit die Sekunde

KIT; Drahtlose Datenuebertragung bei 100 Gbits

Wissenschaftlern des deutschen KIT (Karlsruher Institut für Technologie) war es in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik gelungen, zumindest in einem Laborversuch, Daten mit 100 Gigabit pro Sekunde über 20 Meter zu übertragen. Dies bei einer Frequenz von 237,5 GHz. Mit dem Projekt "MILLILINK" konnte man schon im Mai laufenden Jahres eine Datenrate von 40 Gigabit pro Sekunde (Frequenz von 240 GHz) vorzeigen - hier sogar auf einer Distanz von rund einem Kilometer.

Diese hohe Datenübertragungsrate wurde durch die Nutzung des Frequenzbereichs zwischen 200 und 280 GHz ermöglicht, teilte damals der Professor Ingmar Kallfass mit. Mit Hilfe eines photonischen Verfahrens konnte die Übertragungsleistung nun mehr als verdoppelt werden. Mit dem eingesetzten Sender werden Funksignale durch einen ultra-breitbandigen Photonenmischer der japanischen Firma NTT-NEL produziert. Man erzeugt zwei optische Lasersignale, welche eine unterschiedliche Frequenz haben, und überlagert diese auf einer Photodiode.

Dadurch entsteht ein elektrisches Signal, das als Frequenz die Differenz beider optischer Signale, also 237,5 Gigahertz, besitzt. Das erzeugte und hochfrequente Signal strahlt man nachfolgend über eine Antenne ab. Man führt zu dem Versuch an, dass die nahtlose Einbindung der breitbandigen Richtfunkstrecke in faseroptische Systeme im Mittelpunkt stand. Speziell auch für den ländlichen Raum könnte man so eine gute und auch kostengünstige Alternative zu Glasfasernetzen später an den Start bringen. Um die Funksignale auch zu empfangen, setzte man in dem durchgeführten Versuch einen Halbleiterchip ein.

Dieser wurde am Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik hergestellt. Bei diesem handelt es sich den Angaben zufolge um einen Halbleiter aus Transistoren mit hoher Elektronenbeweglichkeit, sog. HEMT (High-electron-mobility transistor). Wodurch aktive und hoch-breitbandige Empfänger für den Frequenzbereich zwischen 200-280 Gigahertz in kompakten, integrierten Schaltungen mit einer Chipgröße von wenigen Quadratmillimetern realisiert werden.

Bislang werden die hoch-breitbandigen Übertragungsdistanzen im BMBF-Projekt MILLILINK unter Zuhilfenahme konventioneller Antennen ermöglicht. Künftig wolle man diese aber in kompakter gestalteten Systemen für den Bereich "Indoor" durch vollintegrierte und miniaturisierte Antennenkonzepte ersetzen. Mit der nun erreichten Transferrate von 100 GBit/s über 20 Meter könnte man bspw. im Indoor-Bereich (in der Wohnung etwa) in zwei Sekunden den Inhalt einer Blu-ray-Disk oder von fünf DVDs per Funk zwischen zwei Geräten übertragen.

Mit weiteren Forschungen wäre es in Zukunft ebenfalls denkbar, dass mit optischen und elektrischen Multiplexverfahren eine noch deutlich höhere Datenübertragungsrate ermöglicht werden kann. Laut Swen König vom Institut für Photonik und Quantenelektronik IPQ am KIT rücken dadurch auch Funksysteme mit einer Datenrate von einem Terabit pro Sekunde näher. Mit dem vollzogenen Experiment erweiterte man das ursprüngliche rein elektronische "Millilink"-Systemkonzept durch einen photonischen Sender.

Das deutsche Projekt, welches vom März 2010 bis Mai dieses Jahres lief, wurde vom Bundesministerium für Bildung und Forschung im Rahmen einer Fördermaßnahme (Breitband-Zugangsnetze der nächsten Generation) mit insgesamt zwei Millionen Euro unterstützt. Beteiligt waren auch die Siemens AG, Kathrein KG (deutscher Hersteller für Antennen und Satellitentechnik) und die Radiometer Physics GmbH.

Mit Blick auf die deutsche Universität Duisburg-Essen hieß es vor einigen Monaten, mit dem europäischen Projekt iPhos wolle man auch einen neuen Standard für hochleistungsfähigen Datenfunk setzen. Forscher am Zentrum für Halbleitertechnik und Optoelektronik hatten hier für drahtlose Übertragungen im 70-Gigahertz-Band einen passenden Funksender entwickelt. Bis 2015 sei vorgesehen, einen neuen Standard für ein Weitverkehrsnetz (Wide Area Network) zu etablieren, der speziell auch als Alternative für LTE (Long Term Evolution) genutzt werden kann. Als Ziel der zu ermöglichenden Datenübertragungsleistung gab man 100 GBit/s für jede Funkstation an.

---