Internet mit Lichtgeschwindigkeit: Die zweite Karriere der LED-Lampe

WLAN über die Deckenlampe: Das ist kein Science-Fiction, sondern soll schon in diesem Jahr Realität werden. Unter Laborbedingungen am Fraunhofer Institut läuft die Datenübertragung via LED-Lampen schon ausgezeichnet, mit megaschnellen Übertragungsraten von bis zu 800 Mbit/s.

Grund genug, uns die Technologie einmal näher anzuschauen und zu verstehen, wie das Ganze funktioniert. Ein Erklärungsversuch.

Kabellose Datenübertragung durch Licht: So funktioniert´s

Die Visible Light Communication (VLC) beruht auf räumlicher Modulation sowie einer am Fraunhofer Institut entwickelten Technologie namens (SIM) OFDM. Ganz grundsätzlich kann man sich das Prinzip der Datenübertragung per Licht so vorstellen wie die Datenübertragung von der Fernbedienung zum Fernseher. Statt der Fernbedienung dienen hier jedoch handelsübliche LED-Module als Sender und statt einem einzigen langsamen, werden bei VLC Tausende Datenströme gleichzeitig parallel und mit noch höherer Geschwindigkeit übertragen.

Die LED-Lampe erhält die Daten zunächst über ein ganz normales Datenübertragungs-Interface wie den USB-Port oder Ethernet. Um diese Daten nun auf weitere Geräte zu übertragen, wird das Licht der LED-Lampe im kHz- bis GHz-Bereich leicht moduliert bzw. ein- und ausgeschaltet. Dadurch werden die Daten in optische Signale umgewandelt. Für unser Auge ist das nicht wahrnehmbar. Wir sehen dabei nur ganz gewöhnliches Licht. Je nach Übertragungsgeschwindigkeit werden die Lichtsignale nun weitergeleitet oder ihre Informationen extrahiert und die Daten im Übertragungsstandard an den Empfänger geschickt.

Als Empfänger fungiert bei Notebooks eine Fotodiode. Sie wandelt die Lichtbewegungen in ein elektrisches Signal um, das schließlich wieder in einen Highspeed-Datenstrom aus Einsen und Nullen zurückgewandelt wird, die das Endgerät dann wie gewohnt lesen und verarbeiten kann. Dieses Prinzip funktioniert in beide Richtungen.

Im Video erklärt der Physiker Harald Haas, der die drahtlose Datenübertragung via LED an der Universität Edinburgh erforscht, wie die Technik funktioniert:

Datenübertragung: Warum ausgerechnet LED-Lampen?

VLC funktioniert in der Tat mit ganz handelsüblichen LED-Modulen. Da sie die notwendigen Übertragungsgeschwindigkeiten nur schwer erreichen, sind lediglich LED-Retrofits davon ausgenommen. Und warum gerade LED? Zum einen sind Leuchtdioden elektronische Bauteile, zum anderen lässt sich ihre Intensität modulieren bzw. können sie sehr schnell an- und ausgeschaltet werden. Es handelt sich also um fundamentale Eigenschaften, welche die innovative Technik ausnutzt. Hinzu kommt, dass LED extrem energieeffizient sind und sehr wenig Strom verbrauchen. Da Lampen ohnehin schon an jedem Ort vorhanden sind, wird mit der neuen Technologie die Datenübertragung kostenlos.

Des Weiteren stehen bei optischen WLAN mehr Wellenlängen zur Verfügung als bei der Funkübertragung. Für uns Nutzer bedeutet das, die Übertragungsgeschwindigkeit wird künftig sicher, auch wenn mehr Personen gleichzeitig auf das Netz zugreifen. Lahmes Internet ade.

Und was passiert, wenn man mal kein Licht will? Das ist zugegebenermaßen ein kleiner Haken, denn die Übertragung per Licht funktioniert natürlich nur mit Licht. Allerdings besteht die Möglichkeit, auf Infrarot-LED auszuweichen. Diese werden bei der bidirektionalen Datenübertragung schon für den Rückkanal eingesetzt, um Signalinterferenzen zu vermeiden. Ihr Licht ist für uns Menschen unsichtbar.

VLC verspricht mehr Sicherheit, schneller Verbindungen und weniger Störanfälligkeit

Die neue Datenübertragungstechnik bietet viele Vorteile. Neben mehr Wellenlängen und einer schnelleren Datenübertragungsrate gehört dazu auch eine geringere Störanfälligkeit. Denn die Empfangsgeräte erkennen nur optische Signale. Eine sichtbare Abgrenzung der Lampen verhindert somit selbst beim Senden unterschiedlicher Inhalte über verschiedene Lampen Datenchaos und auch der Parallelbetrieb mehrerer optischer WLAN ist problemlos machbar. Als „Sichtschutz“ reicht schon ultradünnes Reispapier.

Und wie sieht es mit anderen, vielleicht sogar ganz „normalen“ Lampen aus? Die stören ebenfalls nicht, denn der Empfänger reagiert nur auf Amplitudenänderungen und zollt konstanten LED-Lichtquellen keine Beachtung.

Einen weiteren Vorteil gegenüber aktuellen Übertragungstechniken sehen die Entwickler im Hinblick auf die Datensicherheit. Da Licht nicht durch Wände kommt und zur Übertragung größerer Datenvolumina ohnehin „Sichtkontakt“ zwischen LED-Lampe und Endgerät bestehen muss, bleiben die Daten sicher im Gebäude und können draußen nicht abgefangen werden.

In Zukunft könnte optisches WLAN sogar helfen, Unfälle zu vermeiden. Wenn Brems- und Vorderlichter miteinander „kommunizieren“ könnten sie im drohenden Ernstfall etwa ein Signal an den Bordcomputer senden und eine automatische Notbremsung einleiten, um so Schlimmeres zu verhindern.

Was denken Sie über diese neue Art der Datenübertragung, welche Chancen und Risiken sehen Sie? Hinterlassen Sie uns Ihren Kommentar.