Rekordtempo bei Datentransfer per Terahertz

So schnell wie die Glasfaser: Terahertz-Wellen könnten den Mobilfunk und andere kabellose Kommunikation künftig schneller und leistungsfähiger machen. Japanische Forscher haben einen Terahertz-Transmitter entwickelt, der Übertragungsraten von 100 Gigabit pro Sekunde pro Kanal ermöglicht. Das ist zehnfach mehr als die ab 2020 geplante 5G-Technologie. Der Inhalt einer DVD könnte mit dieser Terahertz-Technik in Bruchteilen einer Sekunde übertragen werden.

Wenn es um den schnellen Transfer großer Datenmengen geht, ist bisher die optische Übertragung per Glasfaser die Methode der Wahl. Kabellose Verbindungen hinken demgegenüber noch hinterher. Noch ist die Datenübertragung durch die Luft per Laser erst im Versuchsstadium und Mobilfunk-Standards wie LTE Advanced und 4G erst im Aufbau.

Datentransfer mit 300 Gigahertz

Doch möglicherweise könnte künftig die Terahertz-Strahlung die Tempolücke zwischen Glasfaser und kabelloser Übertragung schließen. Die Terahertzstrahlung ist bisher eher von Scannern am Flughafen bekannt oder als Detektor für versteckte Farbschichten in Gemälden. Ihre Frequenz liegt zwischen 300 Gigahertz und drei Terahertz und damit höher als die bisher beim Mobilfunk üblichen Mikrowellen.

Dass sich diese Strahlung als schneller Datenüberträger eignet, belegen nun Minoru Fujishima von der Hiroshima Universität und seine Kollegen. Sie haben einen in einen Schaltkreis integrierten Transmitter entwickelt, der digitale Daten im 300 Gigahertzband überträgt. Dieser Frequenzbereich ist bisher nicht zugeteilt, seine Nutzung soll jedoch bei der nächsten Welt-Telekommunikationskonfernez im Jahr 2019 diskutiert werden.

Schneller Transfer ohne Kabel

Der Terahertz-Transmitter erreicht eine Übertragungsgeschwindigkeit von 100 Gigabit pro Sekunde, wie die Forscher berichten. Das ist zehnmal schneller als das Tempo, das der zukünftige Mobilfunkstandard 5G ab 2020 erreichen soll. Der Inhalt einer DVD lässt sich damit innerhalb von Sekundenbruchteilen übertragen, wie die Wissenschaftler erklären.

„Bisher reden wir bei kabellosen Übertragungsraten von Megabit oder allenfalls wenigen Gigabit pro Sekunde“, sagt Fujishima. „Aber jetzt nähern wir uns einer Übertragungsrate von Terabit pro Sekunde – und das in nur einen einzigen Kommunikationskanal.“ Die Übertragung von Daten über WLAN, Mobilfunk und andere kabellose Verbindungen könnte damit ähnlich schnell werden wie die Glasfaser.

Downloads, Satelliten und Echtzeit-Signale

Anwendungen gäbe es reichlich, wie die Forscher erklären. So werden mit der Terahertz-Übertragung ultraschnelle Downloads von Servern auf mobile Geräte möglich. Aber auch die drahtlose Kommunikation zwischen Basisstationen oder der Datentransfer von und zu Satelliten könnte durch die Terahertz-Technologie schneller werden.

„Eine weitere, völlig neue Möglichkeit ist die Kommunikation mit hoher Datenrate, aber minimaler Verzögerung“, sagt Fujishima. Denn bei der Übertragung im Glasfaserkabel werden die Lichtsignale leicht abgebremst. „Das macht sie ungeeignet für Anwendungen, die Echtzeit-Reaktionen erfordern“, erklärt der Forscher. „Heute hat man daher die Wahl zwischen hohen Übertragungsraten mit Glasfaser oder aber geringere Latenzzeiten mit weniger Durchsatz mittels Mikrowellen.“ Die Terahertz-Übertragung kombiniere jedoch die Vorteile beider: hohe Übertragungsraten und eine minimale Latenz. (International Solid-State Circuits Conference (ISSCC) 2017)

(Hiroshima University, 06.02.2017 – NPO)