Forscher wollen Netzwerke mit LED-Lampen aufbauen

Geschwindigkeiten zwischen 1 und 10 MBit/s anvisiert. Es muss nicht immer zwischen Geräten gefunkt werden. US-Forscher des Smart Lighting Centers wollen in einem Forschungsprojekt, das auf mindestens zehn Jahre angelegt ist, Licht für die Kommunikation nutzen. Als Signal- und Lichtquelle sollen LEDs dienen, die sich besonders schnell an- und wieder abschalten lassen.

7. Oktober 2008 um 16:57 Uhr / Andreas Sebayang

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Forscher des Smart Lighting Centers (ERC) der Boston University wollen nicht mehr auf Radiowellen setzen, wie es heutzutage fast alle drahtlosen Netzwerke tun. Stattdessen soll Licht als Trägermedium der Informationen dienen. Genauer gesagt: Licht aus LEDs. Dabei sollen nicht spezielle Access Points mit LEDs überall verteilt werden, sondern ganz normale Lampen diese Aufgabe übernehmen. Die Lampen brauchen nur noch einen Netzwerkanschluss und müssen natürlich LEDs für die Beleuchtung nutzen. Die Forscher gehen davon aus, dass es zu einem Wechsel der Leuchtmittel kommen wird und die Zukunft der LED gehört.

Zu einer Datenübertragung kommt es, indem sich die LED-Lampen an- und ausschalten. Das geschieht allerdings so schnell, dass es vom menschlichen Auge nicht mehr wahrgenommen wird. Auch die Intensität der Raumbeleuchtung soll so nicht beeinträchtigt werden. Die Forscher wollen zunächst Datenübertragungsraten von 1 bis 10 MBit/s realisieren. Jede LED soll dabei als Access Point dienen und davon sitzen in einer Lampe oft mehrere, so dass LED-Netzwerke auch bei einzelnen Ausfällen der Dioden noch in der Lage wären, weiterzuarbeiten. Für die Zukunft gehen die Forscher davon aus, vergleichbare Geschwindigkeiten wie bei drahtlosen Funknetzwerken zu erreichen.

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Licht wird schon länger für Kommunikation genutzt, sei es für kabelgebundene Netzwerke, die Lichtwellenleiter als Trägermedium nutzen, Laserverbindungen über weite Strecken oder die einfache Fernbedienung, die mit Licht im Infrarotbereich arbeitet und die Informationen an einen Fernseher überträgt. Ziel des ERC und seiner Partner ist es, in den nächsten Jahren an den Möglichkeiten zu forschen und diese auf breiter Ebene umzusetzen. Es geht also nicht nur um Vernetzung in Spezialfällen.

Die Forscher nennen zahlreiche Vorteile der Technik: Erst wenn das Netzwerk gebraucht wird, würde es aktiviert, etwa indem die Leselampe oder die Zimmerbeleuchtung angeschaltet wird. Während normale WLANs durch Wände hindurch abgehört werden können, ist dies bei lichtbasierten Netzwerken nicht mehr möglich. Da müsste ein Loch in die Wand gebohrt werden. Fenster in der Wand sollten dann aber durch lichtundurchlässige Vorhänge abgedichtet werden. Der Nutzer kann also selbst bestimmen, wie offen das eigene Netzwerk ist und könnte, wenn nötig, sogar auf eine Verschlüsselung verzichten. Auch die Ausdehnung des Netzwerkes ist letztlich von der Installation selbst abhängig. Ein WLAN funkt gerne deutlich weiter, als es vielleicht sollte.

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Die Verteilung der Signale soll auch kein Problem darstellen, befindet sich doch zumindest im Inneren eines Gebäudes praktisch überall eine Lampe, die Signale ausstrahlen könnte. Eine ähnliche Abdeckung ist natürlich auch mit vielen WLAN-Access-Points möglich, wenngleich auf einer Frequenz deswegen nicht mehr Information durch die Luft und die Wände gelangen kann.

Störungen durch andere WLANs in benachbarten Räumen sind kaum zu verhindern und ein Ausweichen auf das 5-GHz-Band (802.11a/n) nicht immer möglich. LED-Netzwerke sind im Inneren dagegen sauber getrennt und können sich auch zwischen Räumen nicht stören. So steht immer die volle Bandbreite innerhalb eines Lichtraumes zur Verfügung. Gegebenenfalls wird einfach die Zimmertür geschlossen oder der Vorhang zugezogen. Lichtquellen, die nicht auf LEDs basieren, könnten laut den Forschern jedoch zu geringeren Datenübertragungsraten führen. Auch das Sonnenlicht kann die Leistungsfähigkeit beeinträchtigen.

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Aber auch im Außenbereich wollen die Forscher, trotz möglicher Störungen, mit der LED-Technik ansetzen. Die Anwendungsgebiete sind vielfältig. So könnten Bremslichter optisch zweimal Signale übertragen. Das rote Licht wird als Warnung direkt vom Fahrer wahrgenommen und für das menschliche Auge unsichtbare Informationen werden durch die LEDs an den hinteren Wagen weitergegeben. Viele Fahrzeuge nutzen schon heute LEDs für Bremslichter und könnten so Informationen zur Bremsintensivität weitergeben, die gegebenenfalls das Fahrzeug dahinter zum Bremsen zwingen. Auch Verkehrsschilder oder Ampeln könnten so Informationen an Fahrzeuge übertragen.

Geforscht wird an der Boston University nicht nur an LEDs zur Abstrahlung der Signale, sondern auch an der LED-Technik selbst, die weiter optimiert werden soll. Damit besteht die Möglichkeit, nicht nur noch sparsamere Lampen zu entwickeln, sondern auch besonders energiesparende Zugangspunkte zum Internet zu schaffen. LEDs sollen weniger Leistung aufnehmen als funkbasiertes WLAN-Zubehör. Sie sollen zudem nicht zusätzliche Leistung durch die neuen Funktionen aufnehmen, da sie ohnehin schon leuchten.

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Sollten sich LED-basierte Netzwerke durchsetzen, dürfte dies wohl das Ende konventioneller Leuchtmittel in modernen Haushalten sein. Von der Leselampe über LED-beleuchtete Displays bis hin zum prunkvollen Kronleuchter könnte alles als Access Point dienen. Gleichzeitig würde der Access Point, wenn er nicht gebraucht wird, einfach abgeschaltet. In einem dunklen Raum würden die wenigsten einen Internetzugang benötigen. Sollte dies doch der Fall sein, reicht eine energiesparende kleine Leuchte im Idealfall schon aus.

Die Forscher erwarten zudem niedrigere Gesamtkosten. Gegenüber konventionellen Leuchtmitteln halten LEDs deutlich länger, und die Kosten für Access Points können bei hoher Redundanz eingespart werden. Bei entsprechend hohem Produktionsaufkommen wird zudem erwartet, dass die LEDs im Preis weiter sinken.