Die Zukunft der drahtlosen Datenübertragung

Mal eben eine WhatsApp-Nachricht verschicken, ein Bild vom Mittagessen auf Instagram hochladen oder einen Videoanruf im Zug entgegennehmen – in unserer zunehmend digitalisierten Lebens- und Arbeitswelt ist die Verfügbarkeit eines schnellen und zuverlässigen Mobilfunknetzes zu einer Grundvoraussetzung geworden. Um jedoch eine vollständig mobile und vernetzte Gesellschaft in der Zukunft bedienen zu können, müssen unsere Netzwerke einem enormen Wachstum an Verbindungsmöglichkeiten, Datendichte und -volumen sowie einer erforderlichen mehrstufigen Ultraschallverdichtung unterzogen werden. Da der Ausbau von Glasfasernetzen mit unerschwinglichen Kosten verbunden ist und es gerade in Städten oft nicht möglich ist, jede Basisstation des Mobilfunknetzes per Kabel anzubinden, müssen neue Lösungen gefunden werden. Das internationale Transferprojekt „ThoR“, dass durch die TU Braunschweig und die Waseda Universität Japan koordiniert wurde, ist es nun erstmals weltweit gelungen, eine bidirektionale Terahertz-Richtfunkstrecke zu entwickeln, die hohe Datenmengen  drahtlos übertragen  kann. Das ThoR-Projekt ermöglicht einen neuen Stand der Technik und kann so eine wichtige Rolle in der Netzinfrastruktur der Zukunft spielen.
© oh
Der Trend bei der Entwicklung des mobilen Datenvolumens in Deutschland geht deutlich nach oben: Im  Jahr 2020 wurden in den Mobilfunknetzen rund 4 Milliarden Gigabyte übertragen. Dass diese hohen Datenmengen im Zuge des 5G-Netzes, dem Nachfolger von 4G (LTE), perspektivisch weiter steigen werden, vereint internationale Partner aus Wissenschaft und Industrie, die gemeinsam an Lösungen für die Sicherstellung und den Ausbau der Netzwerkinfrastruktur forschen. Das von der EU durch das Forschungsrahmenprogramm „Horizon 2020“ und vom National Institute of Information and Communication Technology in Japan mit insgesamt drei Millionen Euro geförderte ThoR-Projekt bringt so insgesamt zwölf Partner aus Deutschland, Frankreich, Großbritannien, Israel und Japan zusammen. Professor Dr. Thomas Kürner vom Institut für Nachrichtentechnik der TU Braunschweig, der das Projekt für die europäischen Partner leitet, erklärt: „Den führenden japanischen und europäischen Akteuren aus Industrie, Forschung und Hochschulen ist es gelungen einen neuen Stand der Technik in der 300-GHz-THz-Kommunikation zu definieren und eine Reihe an Durchbrüchen und Rekorden für Hardware und Software zu erreichen.“
Hintergrund des Vorhabens ist, dass insbesondere in Städten nicht immer Straßen aufgerissen werden können, um nachträglich das kostenintensive Glasfaserkabel zu verlegen. Hier können Richtfunkstrecken Abhilfe leisten, die mithilfe der auf Dächern montierten Antennen Entfernungen von bis zu einem Kilometer überbrücken können. So werden wichtige „Backhaul“-Verbindungen zwischen Mobilfunkzellen und den Knotenpunkten des Mobilfunknetzes geschaffen, ohne umständliche Umbaumaßnahmen vornehmen zu müssen. Für die bidirektionale Terahertz-Richtfunkstrecke nutzen die Wissenschaftler einen Frequenzbereich oberhalb von 300 Gigahertz, da dieser genug Spektrum für große Datenmengen bietet. „Mit ThoR haben wir eine anwendungsnahe Komplettlösung realisiert, die bereits in naher Zukunft als Backhaul-Verbindung im Datennetz eingesetzt werden kann“, sagt Professor Kürner.
Im Zuge der Abschlusspräsentation Ende Juni konnte die weltweit einzige Strecke dieser Art vor einem renommierten Publikum aus Wissenschaft und Wirtschaft demonstriert werden: Die 160 Meter lange Strecke zwischen dem Informatikzentrum und dem Okerhochhaus der TU wurde mit der innovativen Datenanbindung verknüpft. Mit ihr können sehr hohe Datenraten von 2 x 20 Gbit/s netto bei einer Bandbreite von 2 x 8,64 GHz übertragen werden. Zudem ist die entwickelte Strecke so über die Bandbreite skalierbar, dass auch höhere Datenraten realisierbar sind. Die durch das Projekt neu gesetzten Maßstäbe in der Photonik und Elektronik verdeutlichen einmal mehr das technologische Potenzial in unserer Forschungsregion sowie die herausragenden Ergebnisse, die durch Kooperationen mit internationalen Partnern entstehen können.
Projektbrief
Bezeichnung: „ThoR“ (End-to-End-Drahtlossysteme von TeraHerz, die Anwendungen mit ultrahoher Datenrate unterstützen)
Partner: Technische Universität Braunschweig, Universität Stuttgart, Fraunhofer IAF, Université de Lille (Frankreich), WASEDA University (Japan), Fifu University (Japan), Chiba Institute of Technology (Japan), Deutsche Telekom (Deutschland/Tschechien), Siklu Communications (Israel), NEC-Corporation (Japan), Vivid Components Ltd. (Großbritannien)
Förderung: Horizon 2020 (EU), National Institute of Information and Communications Technology Japan (NICT)
Fördersumme: 3 Millionen Euro
Zeitraum: 2018 – 2022
Weitere Information: www.thorproject.eu
Technische Universität Braunschweig
Institut für Nachrichtentechnik, 
Abteilung Mobilfunksysteme
Professor Dr.-Ing. Thomas Kürner
Schleinitzstraße 22, 38106 Braunschweig
Tel.: 0531 391-2416
Mail: kuerner@ifn.ing.tu-braunschweig.de
Internet: www.ifn.ing.tu-bs.de
iTUBS mbH
Die iTUBS freut sich, gemeinsam mit Ihnen den Wissens- und Technologietransfer in unserer Region voranzutreiben. Informationen finden Sie unter www.itubs.de. 
Kontakt: e.klein@itubs.de.