40 GBit/s – per Funk immer schneller ins Netz

Eine komplette DVD in weniger als eine Sekunde zu übertragen wäre der Traum vieler und dieser Traum ist Forschern gelungen umzusetzen. Dabei wurden 40 GBit/s bei 240 GHz über eine Entfernung von 1 Km übertragen, was Weltrekord darstellt. Denn das Problem ist bekannt: Gerade in ländlichen Regionen klemmt es und was schnelle Internetverbindungen für möglichst viele Haushalte angeht, da hinkt Deutschland im Vergleich zu manch anderem Land ohnehin hinterher. Der Ausbau über Glasfaserkabel ist recht teuer und findet gerade im ländlichen Bereich eher stockend statt, wenn überhaupt. Dieses Problem, wie man per Funk noch höhere Datenübertragungsraten erreichen kann, war das Ziel von Prof. Ingmar Kallfass, Leiter des Institutes für Robuste Leistungshalbleitersysteme der Uni Stuttgart, gemeinsam mit Forschern des Fraunhofer Institutes für Angewandte Festkörperphysik IAF in Freiburg.

Ziel war es eine Lösung zu finden, wie man hohe Datenraten per Funk übertragen kann, anknüpfend an Glasfaserleitungen, umso die letzte Meile aufs Land zu überbrücken.

Schnelle Übertragung auf kurzen Strecken

Erreicht wurden im Feldtest bisher 24 GBit/s, im Labor sogar 40 GBit/s und dies über eine Strecke von 1 Km. Ermöglicht wurde dies durch voll integrierte Sender und Empfänger für eine Frequenz von 240 GHz. Hauptschwierigkeit war nicht nur die hohen Datenübertragungsraten zu erreichen, sondern auch diese kompatibel zum optischen Netz zu machen.

Da im eigentlich technischen einfacheren Funkbereich unter 100 GHz extrem komplexe Modulationsformate eingesetzt werden müssten, um in den zugelassenen Frequenzbereichen hohe Übertragungsraten zu erreichen, wurde ein höherer Frequenzbereich gewählt, da die notwendigen Modularen und Demodulatoren für den niedrigen Frequenzbereich teuer und energieintensiv wären.

Einfaches Modulationsformat senkt Energieverbrauch und Kosten

Stattdessen kommt ein einfacheres Modulationsformat zum Einsatz, welches auch im optischen Netz verwendet wird, wobei das Signal ohne Umkodierung vom Glasfaser auf den Funk Weg und zurückgebracht werden kann, was weniger energiefressend und somit auch günstiger ist. In anderen Worten: das Datenübertragungskabel kann per Glasfaser übertragen werden und dann per Funk weitergeleitet werden, um wieder in das Glasfasernetz eingespeist zu werden, womit sich natürlich gerade auf dem Land Distanzen überwinden lassen.

Der hohe Frequenzbereich wirkt sich dabei günstig auf die Übertragungsgeschwindigkeit aus, weil hier die Atmosphäre nicht so stark dämpfend auf das Signal wirkt. Zudem soll die Funkstrecke weniger anfällig für Wettererscheinungen sein. Jeder, der schon mal LTE oder andere Funk Techniken verwendet hat, weiß, dass Nebel oder starker Regen die Übertragungsqualität und damit Geschwindigkeit beeinträchtigen kann. Unempfindlich ist die Technik allerdings nicht dagegen, sodass aufgrund der atmosphärischen Dämpfung zumindest die extrem hohen Übertragungsraten nicht über lange Strecken erreicht werden können, man geht von einem Kilometer aus. Eine weitere Schwierigkeit liegt in der notwendigen exakten Ausrichtung der Antennen, sodass die Technik sich eher an die Dienstleister richtet, die das Signal auf den Weg bringen, weniger an den Endverbraucher, der vielleicht jetzt an eine eigene Empfangsanlage wie einen Funk-Router denkt. Übrigens hält man es für durchaus realistisch, dass man vielleicht sogar die 100 GBit/s Marke knacken könnte.

Eigentliches Problem für viele aktuell: das eingeschränkte Datenvolumen

Interessante Technik, die vielleicht dazu beitragen kann, dass sich die Versorgung mit sehr schnellen Datenanschlüssen überall im Land verbessert, da damit natürlich zumindest teilweise aufwendige Kabelverlegungen überflüssig werden könnten. Wer allerdings ein Anwender von LTE/HSPA ist, der weiß auch, dass Geschwindigkeit gar nicht wirklich das Hauptproblem von Nutzern ist, die eine solche Technik verwenden, um schnelles Internet zu empfangen. Hauptproblem ist vielmehr das eingeschränkte Datenvolumen, denn was nützt die schnellste Technik, wenn man nach wenigen GByte auf DSL Light gedrosselt wird und auf der letzten Meile liegt halt in vielen Dörfern bisher oft gar kein Glasfaserkabel, sodass auch die Nutzung normaler DSL Tarife bisher oft gar nicht möglich ist. Viele Regionen, so auch Nordhessen oder Marburg Biedenkopf betreiben allerdings Projekte, die genau dieses Problem lösen wollen und hier kann die oben beschriebene Technik vielleicht bei einer schnelleren Umsetzung helfen.

Quelle: Per Funk schnell ins Netz, Artikel in weiter.vorn, dem Fraunhofer Magazin, Ausgabe 4/13.