LED-Licht überträgt Daten

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LED-Lampen können nicht nur zur Beleuchtung dienen, sondern auch den Datentransfer übernehmen. Möglich macht das Visible Light Communication (VLC). Die Technik sorgt dafür, dass normale LEDs mit wenigen Zusatzbauteilen zum optischen WLAN werden.

Stellen Sie sich folgendes Szenario vor: Vier Personen haben es sich in einem Raum gemütlich gemacht. Jeder kann auf einem Laptop einen anderen Film aus dem Internet in HD-Qualität genießen. Als Medium für die Datenübertragung dient das Licht aus den LEDs der Deckenbeleuchtung. Das war lange eine Vision.

Bild: Fraunhofer HHI
Bild: Fraunhofer HHI

Doch seit Wissenschaftler des Berliner Heinrich-Hertz-Instituts (Fraunhofer HHI) im EU-Projekt Omega eine neue Technologie für die Übertragung von Videodateien entwickelt haben, rückt ihre Realisierung in greifbare Nähe. Im Mai zeigten die Forscher das Projektergebnis in Rennes. Es gelang ihnen, mit Decken-LEDs, die mehr als zehn Quadratmeter eines Raums ausleuchteten, Daten mit 100 Megabit pro Sekunde (Mbit/s) verlustfrei zu übertragen. Der Empfänger ließ sich innerhalb dieser zehn Quadratmeter beliebig platzieren.

“Das heißt, wir haben vier Videofilme in HD-Qualität gleichzeitig auf vier Laptops gebracht”, sagte Dr. Anagnostis Paraskevopoulos, Wissenschaftler am HHI. “Die Grundlagen für VLC wurden im Projekt gemeinsam mit den Partnern Siemens und den France Telecom Orange Labs entwickelt”, so der Experte. Zusammen mit einem Team um Projektleiter Klaus-Dieter Langer wird die neue Technologie jetzt am HHI weiterentwickelt. “Bei VLC dienen die Lichtquellen – in diesem Fall Weißlicht-LEDs – gleichzeitig für die Raumbeleuchtung und für die Informationsübertragung”, erläutert Langer.

“Mithilfe eines Spezialbauteils, des Modulators, knipsen wir die LEDs ganz schnell ein und aus, und übertragen die Informationen als Einsen und Nullen. Das menschliche Auge nimmt die Lichtmodulation nicht wahr. Als Empfänger am Laptop reicht eine schlichte Photodiode. Sie fängt das Licht auf, eine Elektronik dekodiert die Information und übersetzt sie in elektrische Impulse, also die Sprache des Computers.”

Ein Vorteil: Die LEDs lassen sich mit nur wenigen Bauteilen so präparieren, dass sie als Überträger dienen. Ein Nachteil: Sobald etwas zwischen Lampe und Photodiode gerät, wenn also jemand eine Hand dazwischen hält, wird die Übertragung beeinträchtigt. Als mögliche Endgeräte kommen Laptop, Palm oder Handy in Frage.

VLC solle kein Ersatz für herkömmliches WLAN, PowerLAN oder UMTS werden, betonen die Wissenschaftler. Dort wo Funknetze unerwünscht oder nicht möglich sind, eigne es sich vielmehr als zusätzliche Datenübertragungsoption – ohne dass im Haus neue Kabel oder Geräte nötig werden. Dabei seien auch Kombinationen möglich, etwa für eine Richtung optisches WLAN und für den Rückkanal PowerLAN. So lassen sich Filme auf den PC übertragen und auch wieder von dort zurückspielen und auf einen anderen Rechner senden.

Die Technologie eignet sich etwa für Krankenhäuser, denn dort sind Funknetze unerwünscht. Dennoch müssten hohe Datenraten verlustfrei und unkomprimiert übertragen werden, so die Experten. Wenn ein Teil der Kommunikation über die OP-Lampe läuft, ließen sich drahtlos OP-Roboter steuern oder Röntgenbilder übermitteln. In Flugzeugen könnte jeder Passagier sein eigenes Unterhaltungsprogramm auf einem Display sehen, die Flugzeughersteller könnten gleichzeitig Kilometer an Kabeln sparen. Ein weiterer möglicher Einsatzort seien Fabrikhallen. Auch hier stören Funknetze oft die Abläufe.

Derzeit entwickeln die Forscher die Systeme in Richtung höherer Bitraten weiter. “Im Labor konnten wir mit einer rot-blau-grünen Weißlicht-LED 800 Mbit/s übertragen”, sagt Langer. “Das ist Weltrekord für die VLC-Methode.” Auf der Internationalen Funkausstellung IFA vom 2. bis 7. September in Berlin zeigen die Wissenschaftler in Halle 11.1 (Stand 8), wie Videos per Licht übertragen werden.