Rasen auf dem drahtlosen Datenhighway

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Rosige Aussichten für Handlungsreisende: Forscher der TU Berlin arbeiten an rekordverdächtigen Werten für das mobile Herunterladen von Inhalten und Anwendungen.

 

Schon in naher Zukunft wird der Reisende am Bahnhof ankommen und sich auf sehr komfortable Art und Weise mit Unterhaltung für die bevorstehende Bahnfahrt eindecken. Er wird sein Handy zücken, Kontakt zum „Daten-Kiosk“ aufnehmen, und sich vielleicht blitzschnell einen 90-minütigen Spielfilm auf sein Smart-Phone herunterladen. Laptop und DVD haben ausgedient – Handy-TV und Video on Demand sind die Schlagwörter, die bereits in fünf bis zehn Jahren zum völlig normalen Wortschatz gehören werden.

An der Technik für diese Entwicklung arbeiten derzeit Forscher der Technischen Universität Berlin (TUB), des Heinrich-Hertz-Instituts Berlin (HHI) und der Firma Thales Electronic Solution (TES) in einem gemeinsamen Projekt. „Es ist uns gelungen, ein System zu schaffen, das genügend Hochfrequenzleistung bei akzeptabler Lebensdauer der Batterien zur Verfügung stellt“, fasst Prof. Dr.-Ing. Georg Böck, Leiter des Fachgebiets Mikrowellentechnik an der TU Berlin, zusammen.

Derzeit werde weltweit an der Erschließung des 60-GHz-Bandes für zukünftige Mobilfunkanwendungen sehr hoher Datenraten gearbeitet. „Zurzeit leistet die Wireless-LAN-Technik unter günstigsten Übertragungsbedingungen und im Falle eines Benutzers bis zu 50 Megabit pro Sekunde“, sagt der Ingenieur. Für künftige drahtlose Multimedia-Zugriffssysteme – dazu gehören zum Beispiel Gigabit-Hot-Spots, die drahtlose Synchronisation von Kameras, Smart-Phones und Medien-Wiedergabegeräten – werde in naher Zukunft allerdings die hundertfache Leistung benötigt. Etwa, wenn viele User gleichzeitig hohe Datenraten von einem Sender empfangen wollen. Derzeit können die Forscher bereits 192 Megabit pro Sekunde drahtlos übertragen, langfristig sind Gigabit-Raten das Ziel.

Im Rahmen eines gemeinsamen Forschungsprojektes mit der Firma Thales Electronic Solution (TES) haben TU-Forscher der Fachgebiete Mobilkommunikation (Prof. Dr.-Ing. Dr. rer. nat. Holger Boche) und Mikrowellentechnik (Prof. Georg Böck) einen kompletten Chipsatz für 60-GHz-Sende-/Empfangssysteme auf Basis des Halbleitermaterials Silizium entwickelt. Auch im internationalen Vergleich rekordverdächtig sind dabei Ausgangsleistung und Energieeffizienz des entwickelten 60-GHz-Leistungsverstärkers. Der etwa 1 x 1 mm2 große Chip erreicht eine Ausgangsleistung von mehr als 40 Milliwatt bei einer Effizienz von 20 Prozent. „Der Leistungsverstärker gehört zu den kritischsten Bausteinen des kompletten Systems und bestimmt maßgeblich dessen Reichweite“, erläutert Prof. Böck. Außerdem sei es gelungen, Antennengruppen anstelle von einzelnen Antennen einzusetzen und damit Reichweite und Datenrate weiter zu erhöhen.

Von 60-GHz-Systemen werde in wenigen Jahren ein riesiger Markt erwartet. Neben den bereits beschriebenen „Daten-Kiosk“-Applikationen können die Systeme in so genannten „In-Cabin“-Anwendungen die Passagiere in Flugzeugen, Schiffen, Zügen und Bussen drahtlos mit Unterhaltung versorgen. Dass solche Anwendungen riesige Datenmengen senden bzw. empfangen können müssen, erschließt sich, wenn man bedenkt, dass die 800 Passagiere eines Airbus A380 unter Umständen gleichzeitig auf ihr drahtloses „Inflight Entertainment“ zugreifen wollen. „Die 60-GHz-Technologie hat ein enormes Zukunftspotential für breitbandige Funkdienste mit verhältnismäßig geringer Reichweite“, resümiert Prof. Böck. „Sofern es gelingt, kostengünstige Chipsätze und entsprechend leistungsfähige Signalverarbeitungs-Hardware zu realisieren.“ Seit drei Jahren forschen die Wissenschaftler an dem Projekt, mit dem sie sich nun für den renommierten „Electrical and Electronic Engineering for Communication“-Innovationspreis beworben haben, der in den kommenden Wochen vergeben wird. (Ralph Beuth)