Datenübertragung mit Licht: TH OWL und Fraunhofer IOSB-INA wollen Alternative zum WLAN entwickeln

Wissenschaftler der Technischen Hochschule Ostwestfalen-Lippe und des Fraunhofer IOSB-INA haben eine Kommunikationstechnologie weiterentwickelt, die Daten mit Licht übertragen kann. Das könnte die Datenübertragung zu mobilen Geräten im privaten Bereich und in der Industrie revolutionieren.

Internet aus der Deckenlampe – was 2017 mit einem Projektentwurf begann, ist inzwischen Realität. Datenübertragung mit sichtbarem Licht, die sogenannte Visible Light Communication (VLC). Der entscheidende Vorteil gegenüber Funktechnologien wie WLAN oder Bluetooth ist die Größe. Das verwendete sichtbare optische Spektrum ist rund 4800-mal größer, als das zur Verfügung stehende Funkspektrum, es bietet also genug Raum für große Datenmengen. Auch die Datensicherheit spielt eine Rolle. Ein Funksignal, beispielsweise WLAN, strahlt durch Wände und ist damit abhör- und manipulierbar. Mit Licht ist das nicht möglich.

Im Prinzip funktioniert die neue Technologie ganz ähnlich wie Fernseher und die Infrarot-Fernbedienung. Die Fernbedienung sendet Lichtsignale auf den Sensor am Fernseher und ermöglicht es so, umzuschalten oder die Lautstärke zu verändern. Die Wissenschaftler von Fraunhofer IOSB-INA und dem Forschungsgebiet für Optical Engineering der TH OWL haben die Technologie so weiterentwickelt, dass man mit ihr große Datenmengen störungsfrei übertragen kann. Eine Sendeeinheit sendet das Lichtsignal, das in der Empfangseinheit von einer Fotodiode aufgefangen wird. Die Fotodiode übersetzt das Lichtsignal in Nullen und Einsen, die Sprache des Computers.

Das Übertragen von großen Datenmengen ist vor allem in der Industrie relevant. Roboter, fahrerlose Transportsysteme, Förderbänder oder Drohnen sind auf kabellose Datenübertragung angewiesen. Mit der Visible Light Communication (VLC) könnten die Daten zum Beispiel über die Deckenbeleuchtung an die Produktionssysteme in der Fabrikhalle übertragen werden.

Die Herausforderung: Mögliche Störquellen, wie Staub oder das störende Licht beispielsweise einer Schweißmaschine, könnten die Kommunikation in der Industrieumgebung behindern. „Deshalb haben wir untersucht, in welcher Form Störungen auftreten können und bewusst optische Spektren gesucht, welche von solchen optischen Störquellen nicht überlagert werden“, sagt Projektleiter Professor Dr. Ing. Oliver Stübbe vom Forschungsgebiet Optical Engineering am Fachbereich Elektrotechnik und Technische Informatik der TH OWL. Die Wissenschaftler haben verschiedene Leuchtmittel in Bezug auf ihr Spektrum, ihre räumliche Verteilung und ihre Modulierbarkeit hin untersucht. Als Testumgebung haben die Wissenschaftler am Computer eine 3D-Produktionsumgebung simuliert und dort die Störanfälligkeit und Übertragungsleistung unterschiedlicher Leuchtmittel analysiert.

Die Wissenschaftler von Fraunhofer IOSB-INA und der TH OWL arbeiten in diesem Projekt mit zehn Unternehmen zusammen, die die neue Technologie auf ihre Anwendbarkeit testen, darunter Bosch Rexroth oder Weidmüller. Das Projekt wird vom Bundesministerium für Wirtschaft und Energie gefördert.

TH OWL:

Die TH OWL gehört zu den forschungsstärksten Hochschulen für Angewandte Wissenschaften in Deutschland und ist damit ein wichtiger Bestandteil der nationalen und regionalen Forschungslandschaft. Die Basis dieses Erfolgs ist die enge Kooperation mit strategischen Forschungspartnern wie dem Fraunhofer IOSB-INA und der Wirtschaft. Zu den Schwerpunkten zählen Industrie 4.0, Life Science, Raum und Kultur und Umwelt und Ressourcen.

Fraunhofer IOSB-INA

Das Fraunhofer IOSB-INA in Lemgo ist eine führende Forschungseinrichtung im Netzwerk Intelligente Technische Systeme in Ostwestfalen-Lippe "it's OWL" und Kernpartner im Kompetenzzentrum für den Mittelstand Digital in NRW. Die Kernkompetenzen sind Anwendungswissen in der industriellen Automation und die intelligente Vernetzung, Analyse, Überwachung und benutzergerechte Gestaltung technischer Systeme.