Kabellose Konkurrenz für USB
Das Fraunhofer IPMS präsentiert ein Kommunikationsmodul, das Daten mit einer Geschwindigkeit von bis zu 3 Gigabit pro Sekunde drahtlos übertragen kann.
Kabel und Steckverbindungen sind nicht nur störanfällig, sondern auch lästig. Vor allem, wenn es um den Austausch von Daten mit mobilen Geräten wie Digitalkameras oder Smart Phones geht. Drahtlose Funkverbindungen wie Bluetooth oder WLAN erfreuen sich stetig steigender Beliebtheit. Doch bei großen Datenmengen wie z. B. hochaufgelösten Bildern oder Videos kommen diese Verbindungen an ihre Grenzen: Die funkbasierten Lösungen bieten vergleichsweise geringe Bruttodatenraten von bis zu 600 Megabit pro Sekunde. Davon verbleiben – wegen der meist hohen Bitfehlerrate – Nettodatenraten von 20 bis 50 Prozent der Bruttodatenrate.
Abb.: Drahtlose Energie- und Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung. (Bild: Fraunhofer IPMS)
Hinzu kommt, dass die Übertragungsgeschwindigkeit auch noch geteilt werden muss, sobald mehrere Nutzer gleichzeitig dasselbe Netzwerk nutzen. Wer also große Datenmengen empfangen oder übertragen möchte, benötigt sehr viel Geduld oder kommt eben doch nicht um das ständige Mitführen und Handhaben von Kabeln mit störanfälligen Hochfrequenzsteckern herum.
Eine Alternative zu den etablierten kabelgebundenen Lösungen wie USB, Gigabit-Ethernet, HDMI oder Thunderbolt besteht darin, Licht im sichtbaren oder infraroten Bereich als drahtloses Übertragungsmedium einzusetzen. Die „drahtlose optische Kommunikation“ nutzt wie bei einem Glasfaserkabel das weltweit frei von Regulierungen verfügbare optische Spektrum des Lichts mit Bandbreiten von mehreren Gigabit pro Sekunde und hat – freie Sicht zwischen Sender und Empfänger vorausgesetzt – das Potenzial, gegenüber verfügbaren Lösungen bis zu hundertmal schneller und mit vernachlässigbaren Bitfehlerraten (10-9) Daten zu übertragen. Dabei benötigt sie nur 15 Prozent der Energie pro übertragenem Nutzdatenbyte. Ein großes Plus speziell für den Einsatz in mobilen, batteriebetriebenen Geräten wie Handys oder Digitalkameras.
Wissenschaftler des Fraunhofer IPMS arbeiten daran, diesen Markt zu erschließen. Ein erstes Transceivermodul als Prototyp für die drahtlose optische Kommunikation auf kurzen Distanzen bei drei Gigabit pro Sekunde wird nun erstmals auf der Electronica in München vom 13. - 16. November 2012 der Öffentlichkeit vorgestellt.
Das treiberlose Sende-/Empfangsmodul vereint einen optischen Transceiver und einen Protokoll-Controller mit einer High-Speed USB-Schnittstelle (USB 2.0). Der Nutzer kann so ohne zusätzliche App oder Treiber alle USB-fähigen Geräte (Speicherstick, Kamera, Handy, PC, Festplatte, Videorecorder, MP3 Player, Maus, Tastatur, Bildschirm…) über einen GigaIR-Adapter miteinander verbinden und Daten drahtlos mit hoher Geschwindigkeit austauschen.
Zusätzlich ist im GigaIR-Adapter ein Modul zur drahtlosen Energieübertragung integriert. Damit können Geräte mit Strom versorgt oder Akkus aufgeladen werden – ganz ohne Kabel. Das Kommunikationsmodul erlaubt auf Grund eines effizienten Protokollablaufs eine Energieeinsparung von 85 Prozent und überträgt Daten bis zu hundertmal schneller als verfügbare drahtlose Techniken. Dank der verwendeten Standardschnittstellen wie USB 2.0 sowie des IrDA-Giga-IR lässt es sich in handelsübliche Systeme integrieren. In Zukunft wird die Technologie erweitert, um potenziell noch schnellere kabelgebundene Übertragungstechniken wie USB 3.0, GigE, HDMI oder Thunderbolt zu ersetzen.
Das Fraunhofer IPMS ist international führender Forschungs- und Entwicklungsdienstleister in den Bereichen Photonische Mikrosysteme, Mikrosystemtechnologien und drahtlose Mikrosysteme. Es hat langjährige Erfahrung in der Entwicklung von Komponenten, Modulen und Systemen für die optische drahtlose Kommunikation und bietet Lösungen für alle Geschwindigkeitsklassen bis in den Multi-Gigabit-Bereich sowie für infrarotes als auch für sichtbares Licht. Das Fraunhofer IPMS ist ein aktives Mitglied in der Infrared Data Association (IrDA) und ist Gründungsmitglied des Li-Fi Consortiums.
Fraunhofer IPMS / PH
