Wer sich in Umgebungen mit hoher Funkfrequenz Sorgen um seine Gesundheit macht, braucht künftig keine Aluhüte mehr. Drahtlose optische Netzwerke versprechen, die WLAN-Überlastung in Innenräumen, auch in Privathaushalten, zu verringern. Diese neue Technologie wird Mobilfunknetze und herkömmliche WLAN-Hotspots zwar nicht ersetzen, könnte aber das Problem unzureichender Geschwindigkeit für bestimmte Anwendungen lösen und Energie sparen.
Ein Durchbruch in der Entwicklung drahtloser optischer Datenübertragungssysteme сообщили Ingenieure der Internationalen Gesellschaft für Optik und Photonik (SPIE) haben einen kompakten Chip mit einer Anordnung miniaturisierter Halbleiterlaser (VCSELs, Vertical-Cavity Surface-Emitting Lasers) entwickelt, der Daten mittels Licht statt Radiowellen überträgt. In Labortests erreichte das System eine Rekordgeschwindigkeit von 362,7 Gbit/s und übertraf damit die Leistungsfähigkeit herkömmlicher WLAN- und Mobilfunknetze deutlich.
Wichtig ist, dass die Energieeffizienz der vorgeschlagenen Lösung doppelt so hoch war wie die der Funkkommunikation: Ein Bit an Information verbrauchte ungefähr 1,4 nJ, was den Energieverbrauch angesichts der steigenden Netzwerklast deutlich reduzieren wird.
Die Technologie basiert auf einem Chip von weniger als einem Millimeter Größe mit einem 5x5-Laserarray. Jedes Element arbeitet unabhängig und sendet einen separaten Datenstrom. Ein spezielles optisches System mit Mikrolinsen formt die Richtung jedes Laserstrahls und erzeugt so ein gleichmäßiges Raster aus beleuchteten Zonen in einem Abstand von bis zu zwei Metern ohne gegenseitige Störungen (das Experiment wurde in einem typischen Raum durchgeführt, wobei Sender und Empfänger zwei Meter voneinander entfernt waren).
Eine Matrix aus Sende-LEDs ermöglicht die gleichzeitige Versorgung mehrerer Nutzer in einem Raum. Die Signalmodulation über mehrere Frequenzkanäle gewährleistete einen hohen Datendurchsatz von bis zu 362,7 Gbit/s bei 21 von 25 in Betrieb befindlichen LEDs. Die Übertragungsgeschwindigkeit hätte sogar noch höher sein können, war jedoch durch den im Experiment verwendeten handelsüblichen Fotodetektor begrenzt.
Dank seiner kompakten Bauweise lässt sich der Sendechip in Zugangspunkte, Glühbirnen und andere Objekte integrieren und ermöglicht so Hochgeschwindigkeitskommunikation in unmittelbarer Nähe des Nutzers. Im Mehrkanalbetrieb erhält jeder Nutzer seinen Anteil am Hochgeschwindigkeitsverkehr, wie ein Experiment mit vier separaten Kommunikationskanälen und beeindruckendem Durchsatz bestätigte. Die Betriebsgeschwindigkeit jedes Matrixlasers erreichte 19 Gbit/s.
Die Entwickler betonen, dass die optische Kommunikation nicht den für Funkfrequenzen typischen Störungen unterliegt. Dies ist besonders wichtig für stark frequentierte Bereiche wie Büros, Krankenhäuser, Rechenzentren und Wohngebäude. Die neue Technologie wird WLAN oder Mobilfunk nicht ersetzen, sondern ergänzen und die Funknetzwerkkomponenten in Innenräumen deutlich entlasten. Sie ebnet den Weg für schnellere, sicherere und umweltfreundlichere drahtlose Netzwerke der Zukunft, in denen Hochgeschwindigkeitsinternet für Video, Virtual Reality und IoT-Geräte bei minimalem Stromverbrauch zum Standard wird.
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Source: 3dnews.ru
