Schnelle Wellen: Terahertzstrahlung kann nicht nur Menschen und Objekte durchleuchten, sie ermöglicht auch eine schnellere kabellose Datenübertragung. Das demonstriert nun die erste Echtzeit-Übertragung eines 4K-Videos mittels Terahertzwellen. Die Datenrate erreichte dabei 100 Gigabit pro Sekunde – wesentlich mehr als mit aktueller 4G- und 5G-Mobilfunktechnik. Noch ist die Reichweite zwar begrenzt, die Forscher sehen aber Erweiterungspotenzial.
Die Kommunikationsnetze müssen heute immer größere Datenmengen übertragen – auch kabellos. Doch bisherige Mobilfunkstandards wie LTE und 4G reichen dafür nicht aus und 5G noch im Aufbau. Die kabellose Datenübertragung per Laser brächte das nötige Tempo, ist aber erst im Versuchsstadium. Eine Alternative könnte jedoch die Terahertzstrahlung sein. Sie nutzt Frequenzen oberhalb von 300 Gigahertz und damit kürzere Wellenlängen als der herkömmliche Mobilfunk – das ermöglicht höhere Datenraten.
2017 erzielten Forscher mit Terahertzstrahlung bereits einen Rekordwert der kabellosen Übertragung von 100 Gigabit pro Sekunde. Das bedeutet eine fünf- bis zehnfache Steigerung der Übertragungskapazität gegenüber bestehenden Funktechnologien.
Übertragung von 4K-Video in Echtzeit
Jetzt belegt ein Experiment von Forscher des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts HHI, dass die Terahertz-Übertragung nicht nur schnell ist, sondern auch große Datenmengen bewältigen kann. Für ihren Versuch übertrugen Robert Elschner und sein Team erstmals ein 4K-Video mittels Terahertzstrahlung kabellos und in Echtzeit zwischen zwei Computern. Basis dieses Terahertz-Links bildete ein von den Forschern entwickeltes Modem sowie besonders schnelle Schaltungen.
Das 4K-Video wurde bei einer Trägerfrequenz von 300 Gigahertz mit einer Datenraten von 100 Gigabit pro Sekunde übertragen. Die Echtzeitverbindung blieb dabei 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“, erklärt Elschner.
Bei Tempo und Reichweite geht noch mehr
Allerdings: Noch war die Reichweite bei diesem Test gering: Beide Rechner standen nur rund 60 Zentimeter auseinander. Doch die Forscher sind zuversichtlich, die Übertragungsrate und -distanz noch weiter steigern zu können: „Durch den Einsatz von optimierten Antennen werden wir in der Lage sein, Distanzen von bis zu einem Kilometer zu überbrücken“, sagt Colja Schubert vom HHI. „Über kurze Distanzen sollten Datenraten von 400 Gbit/s und mehr realisierbar sein.“
Mögliche Anwendungen für die Terahertz-Übertragung sehen die Forscher daher vor allem bei der Gerät-zu-Gerät-Kommunikation, ad hoc-Netzen oder dem sogenannten „fixed/mobile wireless access“ in künftigen Mobilfunknetzen. Dabei ersetzt die Funkverbindung das Internet per Kabel oder Glasfaser. Auch die kabellose Anbindung von Nutzern im ländlichen Raum könnte künftig mittels Terahertz-Übertragung möglich werden, so die Wissenschaftler.
Quelle: Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI
