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Li-Fi statt Wi-Fi: Dem Internet geht ein Licht auf

Technologie der Zukunft oder pulsierender Unsinn: Mit Li-Fi, der Datenübertragung über sichtbares Licht, sollen Datenraten von bis zu 40 Gbit/s erreicht werden. Stabilitätsprobleme machen einen sinnvollen Praxiseinsatz bislang aber unmöglich. Eine Lösung könnten Solarzellen sein.

Eine Analyse von Tobias Rduch veröffentlicht am
Das Spektrum des sichtbaren Lichts ist unlizenziert und frei nutzbar.
Das Spektrum des sichtbaren Lichts ist unlizenziert und frei nutzbar. (Bild: Viferico/CC-BY 4.0)

In zwei weiteren ausführlichen Artikeln zum Anhören und Nachlesen haben wir NBase-T und Wigig erklärt, zwei weitere Techniken für das Netzwerk der Zukunft.

Inhalt:
  1. Li-Fi statt Wi-Fi: Dem Internet geht ein Licht auf
  2. Die Deckenlampe wird umgerüstet
  3. Solarzellen empfangen Daten

Wo viele Menschen gleichzeitig auf das Internet zugreifen, entstehen Engpässe. Die Kapazitäten der Funknetze kommen an ihre Grenzen, Nachbarn stören sich im WLAN gegenseitig, Stahlbetonwände senken den Datendurchsatz. Zudem sind die Netzwerke oft unverschlüsselt, ein Großteil des Datenverkehrs kann mitgelesen werden. Wissenschaftler forschen an einem Standard für die Datenübertragung, der all diese Probleme lösen soll: Visible Light Communication oder Light Fidelity, kurz Li-Fi.

Mit dieser Art der Datenübertragung über sichtbares Licht aus der Deckenlampe sollen Datenraten von bis zu 40 Gbit/s erreicht werden - besonders stromsparend und mit geringen Investitionskosten. Noch klingt das besser, als es ist: Stabilitätsprobleme machen einen sinnvollen Praxiseinsatz bislang unmöglich. Außerdem gibt es viele vollkommen unterschiedliche Formen der optischen Datenübertragung.

Daten aus der Lampe

Schon seit über einem Jahrzehnt forschen diverse Einrichtungen, darunter das Fraunhofer-Institut für photonische Mikrosysteme (IPMS), an dem zukünftigen Datenübertragungsstandard, der das herkömmliche elektromagnetisch funktionierende Wi-Fi ablösen soll. Im Oktober 2011 wurde ein Konsortium aus vier Einrichtungen zur Festlegung eines Standards gebildet. Fraunhofer-Forscher aus Dresden arbeiten inzwischen an einer industriellen Lösung auf Basis der Technologie. Dabei wurde eine Übertragungsgeschwindigkeit von 12,5 Gbit/s erreicht. Das Unternehmen PureLiFi, an dem der deutsche Informatiker und Li-Fi-Pionier Harald Haas beteiligt ist, hat kürzlich LiFi-X vorgestellt, das weltweit erste serienreife System zur Datenübertragung per Li-Fi.

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Statt einer Antenne eines Funkrouters kommt dabei eine einfache Leuchtdiode (LED) zum Einsatz. Das von der Lampe emittierte Licht ist das Übertragungsmedium für die Daten. Als Sendeeinheiten werden Leuchtdioden verwendet. Diese können mit einer sehr hohen Frequenz ihre Intensität verringern und der am Endgerät angebrachten Fotozelle, dem Empfänger, Signale übermitteln. Für das menschliche Auge ist dieser Vorgang aufgrund der hohen Schaltungsfrequenz unsichtbar. Durch den permanenten Wechsel der beiden Intensitätszustände des Transmitters können binäre Daten übertragen werden. Doch auch hier steckt mehr dahinter, als man annimmt: Daten müssen zuvor beispielsweise auf verschiedene Träger aufgeteilt werden.

Und was ist nachts?

Für den Rückkanal ist energiesparendes Infrarot vorgesehen, das der Anwender nicht wahrnehmen kann. Interferenzen können gezielt vermieden werden. Diese entstehen, wenn zwei elektromagnetische Wellen mit ähnlicher oder gleicher Frequenz unter gewissen Umständen aufeinandertreffen.

Damit das System korrekt funktionieren kann, muss die Sende-LED die ganze Zeit aktiv bleiben. Selbst in der Nacht funktioniert Li-Fi: Die Lampen werden dafür so weit heruntergedimmt, dass sie für den Nutzer nicht mehr als Lichtquelle wahrnehmbar sind.

Das nutzbare Funkspektrum vergrößert sich

Technisch gesehen ist das für den Menschen sichtbare Licht ebenso wie Funkwellen eine elektromagnetische Welle. Die Frequenz ist im Terahertz-Bereich, ist allerdings deutlich höher als die bei den im GHz-Bereich verwendeten Zentimeterwellen. Der Nachteil: Nanometerwellen wie Licht können dichte Materie nicht durchdringen, jedes Hindernis schränkt die Reichweite ein.

Das hat auch etwas Gutes: Da Lichtwellen bereits am Durchdringen kleiner Hindernisse scheitern, ist eine Abschottung des Netzwerks durch eine einfache räumliche Trennung möglich. Für Unternehmen kann das aus Datenschutzgründen von Vorteil sein. Bei geschlossenem Raum kann der interne Datenverkehr nicht mitgelesen werden. Es ist jedoch weiterhin möglich, Datenpakete durch optische Umleitungen abzufangen. Dazu muss physikalischer Zugriff auf den Raum bestehen.

Ein weiterer Vorteil: Es steht ein größeres Spektrum zur Verfügung als bei Funkwellen. Dadurch können beim einzelnen Nutzer höhere Übertragungsgeschwindigkeiten erzielt und ein störungsfreier Betrieb gewährleistet werden. Das Spektrum des sichtbaren Lichts ist zudem unlizenziert und für jeden frei nutzbar.

Die Deckenlampe wird umgerüstet 
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serra.avatar 23. Okt 2016

wir haben auch seit Jahrzehnten immer mehr "Strahlenbelastung" und? Seit Jahrzehnten...

l.b. 17. Okt 2016

Das meinte ich ja, Powerline kann man knicken :D

FreiGeistler 15. Okt 2016

Gibts beides viel zu viel. ^^

FreiGeistler 15. Okt 2016

photonik.de/Ein einzelnes Photon sehen Brems dich bitte etwas, ok?

Berner Rösti 14. Okt 2016

Wie z.B. "Schiffe versenken". Eben aufgrund der großen Latenz sind solche Spiele dann...


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