Deutschen Wissenschaftern ist ein neuer Weltrekord bei der Daten-Übertragung per Funk gelungen: Die Forscher des Fraunhofer-Instituts für Angewandte Festkörperphysik IAF und des Karlsruher Instituts für Technologie KIT konnten eine Übertragungsrate von 40 Gbit/s bei 240 GHz und über eine Entfernung von einem Kilometer erreichen. Damit wurde erstmals an die Kapazität von Glasfaser angeknüpft. Solche Richtfunkstrecken könnten zukünftig Lücken in der Versorgung mit Breitband-Internet schließen, indem die drahtlosen Links das Netz an schwer zugänglichen Stellen oder im ländlichen Raum ergänzen.

Glasfaser-Leitungen zu verlegen ist teuer und im Fall von natürlichen oder auch urbanen Hindernissen, wie Flüssen und Verkehrsknotenpunkten, schwierig. Breitbandige Richtfunkstrecken können dabei helfen, solche kritischen Stellen zu überwinden und so den Ausbau von Netzinfrastrukturen voranzutreiben.

Bei der Datenübertragung per Funk haben Forscher nun einen neuen Weltrekord aufgestellt: erstmals wurden vollintegrierte elektronische Sender und Empfänger für eine Frequenz von 240 GHz entwickelt, mit denen die Übertragung von Datenraten bis zu 40 Gbit/s möglich ist. Dies entspricht der Übertragung einer kompletten DVD in unter einer Sekunde. Mit einem Langstreckendemonstrator konnte bereits eine Distanz von über einem Kilometer überbrückt werden, der vom Karlsruher Institut für Technologie zwischen zwei Hochhäusern im Rahmen des Projekts "Millilink" aufgebaut wurde.

Hohe Frequenzen ermöglichen schnelle Datenübertragung

Die Nutzung des hohen Frequenzbereichs zwischen 200 und 280 GHz ermöglicht nicht nur die schnelle Übertragung großer Datenmengen, sondern auch einen sehr kompakten technischen Aufbau. Da die Abmessungen elektronischer Schaltungen und Antennen mit der Frequenz bzw. Wellenlänge skalieren, ist der Sender- und Empfängerchip nur 4 x 1.5 Quadratmillimeter groß. Die am Fraunhofer IAF entwickelte Halbleitertechnologie auf Basis von Transistoren mit hoher Ladungsträgerbeweglichkeit (HEMT) ermöglicht es, den Frequenzbereich zwischen 200 und 280 GHz mit aktiven Sendern und Empfängern in Form von kompakten, integrierten Schaltungen zu nutzen.

In diesem Frequenzbereich weist die Atmosphäre geringe Dämpfungswerte auf, so dass breitbandige Richtfunkstrecken möglich werden. "Dadurch ist unsere Funkstrecke im Vergleich zu optischen Systemen zur Datenübertragung einfacher auszurichten und funktioniert auch bei schlechten Wetterbedingungen, wie Nebel oder Regen", erklärt Jochen Antes vom KIT.

Direkte Verbindung zwischen Glasfasernetz und Funkstrecke

Bislang waren Funksysteme noch nicht in der Lage, die Bandbreite einer Glasfaser direkt weiter zu vermitteln. Das könnte sich zukünftig ändern, wie der Testaufbau des Projekts zeigt. Ein derartig leistungsfähiges System besäße auch den Vorteil der so genannten Bit-Transparenz, d. h. das Signal einer Glasfaser könnte direkt ohne energieaufwändige Umkodierung in eine Funkstrecke eingespeist, übertragen und am anderen Ende wieder mit einer Glasfaser weitergeleitet werden.

Die Rekorddaten aus dem Versuchsaufbau sind dabei erst der Anfang. "Mit einer Verbesserung der spektralen Effizienz durch den Einsatz von komplexeren Modulationsformaten oder die Kombination mehrerer Kanäle, also Multiplexing, können wir noch höhere Datenraten erzielen", ist sich Antes sicher. Das könnte dem Ausbau des Breitbandnetzes einen Schub geben. (red, derStandard.at, 16.05.2013)