Technik

Datentransfer per Licht

Eine Hand tippt vor einem Auto-Lenkrad in ein Handy.
Das Li Fi Modul soll die Geschwindigkeit der Datenübertragung deutlich erhöhen. © dpa/picture alliance/Arno Burgi
Von Annegret Faber · 11.07.2014
Daten optisch zu übertragen, das hat sich bislang bei Handys nicht durchgesetzt. Die Geschwindigkeit war zu gering. Doch das könnte sich bald ändern: Forscher haben ein Modul entwickelt, mit dem sie in einer Sekunde zehn Gigabit mit Licht übertragen können.
Vom Handy auf den Computer Daten übertragen oder von einem aufs andere Handy oder von der Festplatte auf den Computer. Das kann viel Zeit kosten. Der Datenträger wird nicht erkannt. Die Steckverbindung funktioniert nicht. Sie haben nicht das richtige Kabel. Oder sie haben einfach nur keinen freien USB Slot. Michael Faulwaßer vom Dresdner Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme sagt: Viel einfacher wäre alles, wenn die Geräte optisch miteinander kommunizieren, also per Infrarot.
"Wenn man infrarot überträgt, hat man den Vorteil, man hat keine Stecker, man legt sein Gerät, also eine externe Festplatte, einfach auf seinen Laptop und kann die Daten übertragen."
Verglichen mit kabellosen Verbindungen nutzen sich Steckverbindungen schnell ab. USB 2.0 zum Beispiel kann über 1000 Mal gesteckt werden. Je höhere Datenraten übertragen werden, umso schneller macht das Material schlapp. Seit 2011 leitet Frank Deicke eine eigene Gruppe mit dem Schwerpunkt optische, drahtlose Kommunikationstechnologien. Ihr Ziel ist ein sehr kleines Modul zu entwickeln, das mit wenig Strom große Datenmengen mittels Licht überträgt. Die Wissenschaftler stellten Ende vorigen Jahres ein Modul vor, das fünf Gigabit in der Sekunde überträgt. Das ist ungefähr die Datenmenge einer Musik-CD! Heute, ein Jahr später, präsentiert Frank Deicke ein Modul mit doppelter Geschwindigkeit und kleiner als ein Zuckerwürfel.
"Wir haben ein Li Fi Modul oder auch optisch drahtloses Kommunikationsmodul entwickelt, was Transiver Funktionalitäten bereitstellt."
Transiver heißt: Das Modul kann sowohl senden, als auch empfangen. Dafür sind zahlreiche optische und elektronische Bauelemente integriert: Sendelinse, Laserdiode, Fotodetektor, Empfangsverstärker. Alles auf kleinstem Raum. 17 mm lang, 9 mm breit, 8 mm hoch. Heute. Bald soll es noch kleiner sein. Dann passt das Modul in jedes Handy.
"Das heißt, wir können mit Licht Daten senden und empfangen. Das heißt, wir haben eine digitalen Datenstrom der aus Einsen und Nullen besteht und übertragen die, indem wir im einfachsten Fall Licht an und ausschalten."
Auch bei der Datenübertragung mittels Licht funktioniert alles mit Einsen und Nullen. Licht an bedeutet eine Eins. Licht aus, eine Null. Das digitale Grundprinzip funktioniert mit Licht extrem schnell. Michael Faulwaßer:
"Bei einem Gigabit ist der Zeitabstand eine Nanosekunde, wo das Licht an ist, für einen Bit. Das nächste Bit, wenn dieses eine Null repräsentiert, ist das Licht aus, für eine Nanosekunde."
Morsen in Nano-Höchstgeschwindigkeit. 10 Gigabit. Das sind 125 Millionen Buchstaben, vom Rechner aufs Handy in einer Sekunde. Ein Spielfilm normaler Länge ist in weniger als 30 Sekunden auf einem Smartphone. Entscheidend bei der Sache: Beide Geräte – Sender und Empfänger - müssen über diese drahtlose Infrarotschnittstelle verfügen. Derartige Technik ist sowohl für Unterhaltungselektronik interessant, als auch für die Industrie. Zum Beispiel für den Gebrauch in hoch sterilen Räumen, sagt Frank Deicke, oder an Orten, wo die Geräte starkem Schmutz oder Feuchtigkeit ausgesetzt sind.
"Man würde ein Gerät nicht extra in eine Hülle verpacken, das wäre nicht mehr nötig, sondern man hat das Gehäuse, was komplett steckerlos ist und damit gleich die Eigenschaft staubdicht, wasserdicht mitbringt. Und wenn ich das Gerät jetzt in einer dreckigen Umgebung nutze, im Industriebereich oder in einer OP, habe ich natürlich einerseits die Möglichkeit, dass ich das schneller reinigen und desinfizieren kann und trotzdem drahtlos Daten übertragen kann mit einer höheren Geschwindigkeit."
Einziges Problem ist die Entfernung. Datenübertragung per Licht ist derzeit nur in kleinen Abständen möglich, maximal fünf Meter. Der Abstrahlwinkel bei diesem Modul liegt zwischen 10 und 20 Grad. Das heißt, die Geräte müssen gut zueinander ausgerichtet werden. Und der Nutzer muss wissen, dass er es hier mit Licht zu tun hat. Das Hindernis bei der Datenübertragung mittels Licht ist nicht mehr das Kabel oder der kaputte Stecker. Jeder nicht durchsichtige Gegenstand, kann den Datenstrom, also den Lichtstrahl unterbrechen. Der Nutzer muss also wissen, mit welcher Technik er arbeitet. Ein großer Vorteil ist die Datensicherheit. Im Gegensatz zu Lan oder bluetooth ist Infrarot auf Grund der räumlichen Grenzen überwachungssicher.