Bahnbrechende Geschwindigkeit durch optische Übertragung
Britische Wissenschaftler haben ein drahtloses optisches System auf Chip-Ebene entwickelt, das beeindruckende Datenübertragungsraten von bis zu 362,7 Gigabit pro Sekunde erreicht. Diese Innovation übertrifft herkömmliche WLAN-Verbindungen bei weitem und verbraucht dabei deutlich weniger Energie.
Der entscheidende Unterschied liegt in der Technologie: Statt Radiowellen nutzt das neue Verfahren Licht zur Datenübertragung. Diese grundlegende Veränderung könnte die Konnektivität in Innenräumen revolutionieren und die Überlastung heutiger Netzwerke nachhaltig lösen.
Warum traditionelles WLAN an seine Grenzen stößt
Die explosionsartig gestiegene Nachfrage nach drahtlosen Diensten bringt bestehende Infrastrukturen in Bedrängnis. Videokonferenzen, Streaming-Angebote und das wachsende Netzwerk verbundener Geräte fordern ihren Tribut.
Klassische WLAN-Technologie kämpft mit begrenzter Bandbreite, störenden Interferenzen und hohem Energieverbrauch. Besonders in geschlossenen Räumen mit vielen Nutzern zeigen sich diese Schwachstellen deutlich. Die optische Lösung umgeht diese Probleme durch Lichtsignale, die wesentlich mehr Bandbreite bieten und Störungen minimieren.
Ein weiterer Vorteil: Die lichtbasierte Kommunikation konkurriert nicht mit Funksystemen und lässt sich präzise auf bestimmte Bereiche ausrichten. In Büros, Wohnungen und öffentlichen Einrichtungen mit hohem Datenverkehr erweist sich diese Eigenschaft als besonders wertvoll.
Parallele Laser-Arrays erreichen Rekordgeschwindigkeiten
Das Herzstück der Innovation bildet ein kompakter Chip mit einer Matrix winziger VCSEL-Laser (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser). Diese Technologie findet bereits in Rechenzentren Anwendung. Die Forschenden setzten eine Anordnung von 5 mal 5 Lasern ein, von denen jeder ein eigenes Signal aussenden kann.
Bei den Versuchen kamen 21 Laser zum Einsatz, die jeweils zwischen 13 und 19 Gbps übertragen konnten. Gemeinsam erreichte das System eine kombinierte Geschwindigkeit von 362,7 Gbps über eine zwei Meter lange Freiraumstrecke – einer der schnellsten Werte weltweit für optische Drahtlossysteme.
Die verwendete Modulationstechnik teilt Daten auf mehrere Frequenzkanäle auf, wodurch die Bandbreitennutzung optimiert wird und das System sich flexibel an schwankende Signalbedingungen anpasst.
Besonders bemerkenswert ist die Energieeffizienz: Mit etwa 1,4 Nanojoule pro Bit verbraucht das System nur halb so viel Energie wie vergleichbare WLAN-Technologien. Dies eröffnet beachtliche Möglichkeiten zur Senkung des Stromverbrauchs in drahtlosen Netzwerken.
Gezielte Lichtbündel ermöglichen mehrere gleichzeitige Verbindungen
Die Steuerung mehrerer Lichtstrahlen stellte eine technische Herausforderung dar, insbesondere um Interferenzen zwischen den Signalen zu vermeiden. Die Lösung bestand in einem optischen System, das jeden Strahl formt und gezielt auf definierte Zonen ausrichtet. Mikrolinsen und ein rasterförmiges optisches Verteilungssystem machen dies möglich.
Die Experimente zeigten eine Beleuchtungsgleichmäßigkeit von über 90 Prozent im gesamten Zielbereich. Zudem ließ sich jedem Nutzer in einem Raum ein eigener Lichtstrahl zuweisen.
In Mehrbenutzer-Szenarien bewährte sich das Konzept ebenfalls: Vier parallele Verbindungen blieben stabil und lieferten zusammen rund 22 Gbps Datenrate. Mit leistungsfähigeren Empfängern ließe sich die Leistung noch deutlich steigern.
Ergänzung statt Ersatz bestehender Netze
Das Ziel dieser Entwicklung besteht nicht darin, vorhandene Drahtlosnetzwerke zu verdrängen, sondern sie sinnvoll zu ergänzen. Der Einsatz in Büroumgebungen, privaten Haushalten oder öffentlichen Bereichen könnte WLAN-Netze entlasten und gleichzeitig erheblich schnellere sowie effizientere Verbindungen bereitstellen.
Diese Technologie markiert einen bedeutenden Schritt in Richtung einer neuen Generation drahtloser Kommunikation. Licht könnte schon bald zur tragenden Säule unserer täglichen Konnektivität werden und die Art und Weise, wie wir Daten austauschen, grundlegend verändern.
