360直播吧 begegnet uns jeden Tag als WLAN, Bluetooth, Radio oder in anderer Form: Die drahtlose ?bertragung von Daten. Da sie in immer mehr Lebensbereichen Einzug h?lt, versuchen viele Forscher, die mit ihnen übertragbare Datenmenge zu vergr??ern. Dabei sto?en sie auf Probleme wie einen hohen Energieverbrauch oder eine zur geringe Reichweite. Prof. Dr. Rolf Kraemer vom Leibniz-Institut für innovative Mikroelektronik forscht seit vielen Jahren zu diesem Thema. Im Rahmen des Fakult?tskolloquiums der Fakult?t für Elektrotechnik, Informatik und Mathematik hielt er jetzt den Vortrag ?Drahtlose 100 Gb/s ?bertragungstechnik: Herausforderungen und L?sungsans?tze“.
Eine Schwierigkeit sei die Wahl der richtigen Bandbreite, betonte Kraemer zu Beginn seines Vortrags. Je h?her die Bandbreite – also über je mehr Frequenzen Informationen gesendet würden – ,desto mehr Daten k?nnten übertragen werden. Allerdings müssten Frequenzbereiche gefunden werden, die sich auch für die ?bertragung eigneten. Für sehr hohe Datenraten müsse man derzeit auch bei sehr hohen Frequenzen im Bereich jenseits von 100 GHz senden. Um diese nutzen zu k?nnen, so Kraemer, müssten die Informationen in Form von Bits in einer Geschwindigkeit gesendet und empfangen werden, die sehr viel Energie auf Seiten der verarbeitenden Ger?te brauche. Ein Laptop mit kürzerer Akkulaufzeit oder ein Handy, das st?ndig hei? l?uft, seien jedoch nicht sehr benutzerfreundlich. Zus?tzlich werde der ?bertragungsvorgang fehleranf?llig: Bei bestimmten Frequenzen würden Sendefrequenzen besonders stark absorbiert, z. B. durch die Resonanz von Sauerstoffmolekülen oder Wassermolekülen in der Luft. Damit gingen Informationen verloren. Hinzu komme, dass h?here Frequenzen generell eine geringere Reichweite h?tten. Nehme man jedoch kleinere Bandbreiten im Bereich von niedrigen Frequenzen, z. B. unter 10 GHz, müssten die Informationen mit hoher Aufl?sung moduliert werden, um trotzdem 100 Gigabits pro Sekunde übertragen zu k?nnen. Das erfordere wiederum eine hohe Rechenleistung in den Ger?ten, die die Daten sp?ter senden und empfangen sollen und scheine derzeit bei so hohen Datenraten nicht machbar.
Ein Ansatz zur Verringerung des Stromverbrauchs sei der Wechsel von digitaler Signalverarbeitung zu analoger Signalverarbeitung, so Kraemer weiter. Da ein analoges Signal mehr Informationen als ein bin?res digitales Signal repr?sentieren und die Verarbeitung mit wenigen Transistoren erfolgen k?nne, sei die Verarbeitung schneller und energieeffizienter. Derartige Techniken untersucht Kraemer mit Prof. Dr.-Ing. Christoph Scheytt von der Universit?t Paderborn im Projekt ?Real100G.com“.
Ein alternativer Weg zu 100 Gb/s, an dem Kraemer im Projekt ?Fast Spot“ des F?rderprogramms ?Zwanzig20“ forscht, ist die drahtlose Datenübertragung mit Mehrantennen-Systemen, nach dem Multiple-Input-Multiple-Output-Verfahren (MIMO). Durch die Benutzung von mehr als zwei Antennen auf Sender- und Empf?ngerseite k?nnen Datenpakete zeitgleich über unterschiedliche r?umliche Ausbreitungspfade gesendet werden. Arbeiten die Antennen koordiniert in Gruppen zusammen, k?nnen durch diese Technik auch die Fehlerquote gesenkt, Funkl?cher vermieden, die Reichweite erh?ht und die Datenrate vergr??ert werden. Besonders an Orten, wie beispielsweise Bahnh?fen oder H?rs?len, wo viele Benutzer gleichzeitig Funkübertragungen nutzen, kann diese Technik sehr hilfreich sein. Allerdings sind für dieses Verfahren wieder eine erh?hte Rechenleistung und ein erh?hter Energieverbrauch notwendig.
Text: Carolin Riethmüller
