Normalerweise kommen Terahertzwellen in der Spektroskopie oder bei Körperscannern an Flughäfen zum Einsatz. Doch sie bieten auch Anwendungsmöglichkeiten in der Kommunikationstechnologie. Das zeigten Forscher des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI nun, indem sie erstmals die Echtzeit-Übertragung eines 4k-Videos in Echtzeit mittels Terahertzwellen demonstrierten. Dabei erreichten sie eine Datenrate von bis zu 100 Gigabit pro Sekunde – was den aktuellen 4G-Standard, aber auch die kommende 5G-Technologie in den Schatten stellt.


Bild: Fraunhofer HHI

Terahertz-Übertragungen überflügeln 5G

Drahtlose Kommunikationsnetze werden immer wichtiger und müssen immer mehr Daten übertragen. Der aktuelle Mobilfunkstandard LTE bzw. 4G reicht dafür mittelfristig nicht aus. 5G befindet sich derweil noch im Aufbau und funkt zudem ebenfalls in stark regulierten Frequenzbereichen, in denen nicht mehr viele Frequenzen frei sind.

Eine interessante Alternative könnte die Terahertzstrahlung sein, die Frequenzen oberhalb von 300 Gigahertz nutzt. Dank der kurzen Wellenlänge sind auch größere Übertragungsraten realisierbar. Das zeigten Forscher bereits 2017, als sie für die kabellose Datenübertragung einen neuen Rekordwert von 100 Gigabit pro Sekunde aufstellten – in aktuellen Mobilfunkstandards sind maximal 1 GBit/s, in der Praxis sind sie auf einige 100 Mbit beschränkt. Und auch 5G bietet maximal 10 GBit/s, wird aber in jedem fall deutlich schneller sein als 4G. Mit der Terahertz-Strahlung könnte dies aber deutlich übertroffen werden.


Distanz muss verbessert werden

Das aktuelle Experiment der Forscher des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI zeigt, dass die Übertragung im Terahertz-Bereich nicht nur große Übertragungsraten meister, sondern auch mit großen Datenmengen umgehen kann. Das Team rund um Robert Elschner übertrug erstmals ein 4k-Video kabbellos und in Echtzeit mittels Tetraherz-Strahlung zwischen zwei Endgeräten. Dafür entwickelten sie ein spezielles Modem nebst besonders schnellen Schaltungen.

Bei der Übertragung verwendeten die Forscher eine Trägerfrequenz von 300 Gigahertz und erreichten eine Datenrate von 100 Gigabit pro Sekunde. Dabei blieb die Verbindung auch über einen längeren Zeitraum stabil. „ Wir konnten einen stabilen, kontinuierlichen Betrieb des Systems über mehr als 70 Stunden erreichen. Das ist ein bedeutender Meilenstein für die drahtlose Terahertz-Technologie„, so Elschner.

Woran die Forscher jedoch definitiv noch arbeiten müssen, ist die Reichweite. Bei dem Test standen die beiden Empfangspunkte nur 60 cm voneinander entfernt. Das Team ist jedoch zuversichtlich, sowohl die Übertragungsrate als auch die Übertragungsdistanz weiter steigern zu können. „ Durch den Einsatz von optimierten Antennen werden wir in der Lage sein, Distanzen von bis zu einem Kilometer zu überbrücken. Über kurze Distanzen sollten Datenraten von 400 Gbit/s und mehr realisierbar sein.„, so Colja Schubert vom HHI.

Anwendungsgebiete für die Terahertz-Übertragungstechnologie wäre vor allem die Gerät-zu-Gerät Übertragung sowie ad hoc-Netze. Entsprechende Übertragungsdistanzen vorausgesetzt, könnten mit der Technologie auch Anbindungen von Nutzern im ländlichen Raum besser gewährleistet weeden als mit derzeitigen Funkstandards.

via Fraunhofer

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