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VLC - Daten unterwegs im Licht

Drahtlose Datenkommunikation über LED-Licht
Das Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut in Berlin (HHI) hat eine Datenübertragungstechnik entwickelt, bei der das Licht handelsüblicher LED-Lampen, die für die Raumbeleuchtung Verwendung finden (vgl. S. 16), als Datenträger genutzt wird. Die Daten werden auf den Lichtstrom mit sehr hohen Frequenzen aufmoduliert, die auf diese Weise für das Auge nicht wahrnehmbar sind. Optische Sensoren (Photodi-oden) an den Endgeräten lesen die Daten aus dem Lichtstrom wieder aus. Umgekehrt werden die Datenströme vom mobilen Endgerät im Infrarotbereich an die LED-Lampe zurückgesendet.

Die drahtlose optische Datenkommunikation ist eine eindrucksvolle Alternative zur bestehenden Datenübertragung mit WLAN und Bluetooth. Sie stellt eine attraktive Lösung gerade auch für Schulen dar, da hier besondere Anforderungen an den Schutz der Kinder und Jugendlichen vor den Risiken der Mobilfunkstrahlung vorliegen und zu berücksichtigen sind.

Die VLC-Technik ist als zukünftige Alternative zur bestehenden Funktechnik für den Hochleistungsinternetzugang konzipiert. Die technischen Möglichkeiten reichen von Punkt-zu-Punkt-Verbindungen bis zu optischen WLAN-Verbindungen (engl.: LiFi = Light-Fidelity), bei denen eine Lichtquelle mehrere Geräte versorgt. Vor allem bieten Bereiche mit ständiger Beleuchtung wie Großraumbüros, Produktionshallen, medizinische Bereiche, Flugzeugkabinen oder der öffentliche Fern- und Nahverkehr ein großes Anwendungsfeld für diese Technologie. Ihre prinzipielle Funktionsweise zeigen die Grafiken vom Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut.

Für den Indoor-Bereich ist die VLC-Technik bereits soweit entwickelt, dass die Industrie in Serienproduktion gehen könnte: Es können aktuell Daten von 100 MBit/s bis 800 MBit/s übertragen werden. Diese Datenübertragungsraten liegen damit höher als bei Powerline und WLAN, die netto im Bereich von 1 MBit/s bis ca. 240 MBit/s liegen (s.o.).

Die Datenübertragungsraten, die bei VLC heute schon möglich sind, zeigt die untenstehende  Tabelle. Alle Ergebnisse wurden mit einer Beleuchtungsstärke von 1000 lx (gut beleuchtetes Büro) am Empfänger erreicht. Theoretische Untersuchungen mit Infrarot-Licht zeigen das Potential einer Vollversorgung mittelgroßer Räume mit einem einzigen Access-Point mit mehreren 100 MBit/s. Die Datenübertragungsraten stehen demnach denen der meisten WLAN-Standards in nichts nach.

Weitere Vorteile der VLC-Technik sind:

  • Einfache optische Sender und Empfänger, handelsübliche Komponenten und Standard-Schnittstellen
  • Robuste Datenübertragung ohne Sender- und Empfängerausrichtung
  • Hohe Datenübertragungsraten
  • Keine Interferenzen mit Funksystemen, kein Elektrosmog
  • Weltweit unregulierte, frei verfügbare Übertragungsfrequenzen
  • Einfache Abschirmung durch lichtundurchlässige Oberflächen
  • Höhere Abhörsicherheit
  • Geringeres Störpotenzial
  • Die Technik ist sogar unter Wasser einsetzbar und hat dort eine erheblich größere Reichweite als Funkwellen, die schnell absorbiert werden.