17. Dezember 2019

Fraunhofer HHI und IAF demonstrieren drahtlose Terahertz-Übertragung über einen Kilometer

Dem Fraunhofer HHI ist es in Kooperation mit dem Fraunhofer IAF gelungen, mit einem THz-Übertragungssystem 56 GBit/s drahtlos über eine Freiraumstrecke von 1 km zu übertragen. Die Übertragung erfolgte bei einer Trägerfrequenz von 300 GHz. Das eingesetzte Übertragungssystem verwendet ein hoch-performantes Terahertz-Modem mit Signalverarbeitungsalgorithmen des Fraunhofer HHI sowie schnelle, Indiumgalliumarsenid-basierte integrierte elektronische Höchstfrequenzschaltungen des Fraunhofer IAF.

Dr.-Ing. Robert Elschner, Leiter der internen Terahertz-Forschungsaktivitäten in der Abteilung Photonische Netze und Systeme am Fraunhofer HHI, erklärt: „Es ist uns erstmals gelungen, zu demonstrieren, dass das von uns entwickelte THz-Übertragungssystem auch außerhalb des Labors über größere Entfernungen einsatzfähig ist. So konnten wir erste wichtige Erkenntnisse über einen stabilen Betrieb des Systems unter Einfluss der atmosphärischen Dämpfung sammeln“. Die Experimente fanden auf einer Versuchsstrecke ausgehend vom Gebäude des Fraunhofer IAF in Freiburg statt.

„Dies ist ein weiterer wichtiger Schritt auf dem Weg zu einem markttauglichen THz-Übertragungssystem“, kommentiert Dr. rer. nat. Colja Schubert, Leiter der zuständigen Forschungsgruppe in der Abteilung Photonische Netze und Systeme. Laut Dr. Schubert seien der Aufbau eines wetterfesten Prototyps und die Demonstration eines Echtzeit-Links über 1 km mit einer Datenrate von 100 Gbit/s und Einbettung in ein Glasfasertestnetz die nächsten geplanten Schritte, um einen größeren Kundenkreis für die Terahertz-Technologie zu gewinnen.

Die nahtlose Glasfaser-Anbindung eines 100 Gbit/s THz-Echtzeitübertragungssystems im Labormaßstab wurde dieses Jahr bereits auf der EuCNC (European Conference on Networks and Communications) und der ECOC (European Conference on Optical Communication) einem Fachpublikum präsentiert. „Die einzigartige Möglichkeit, Freiraum-THz-Übertragungssysteme ohne eine zusätzliche digitale Schnittstelle in bestehende Glasfasernetze einbinden zu können, wird zu einer immensen Verbesserung der Netzanbindung aller Teilnehmenden führen“, ist sich Dr.-Ing. Thomas Merkle, Leiter der Entwicklungsaktivitäten für schnelle Terahertz-Schaltungen am Fraunhofer IAF, sicher.

Das Fraunhofer HHI, als eines der weltweit führenden Forschungsinstitute zur Entwicklung von neuartigen Telekommunikationssystemen, forscht intensiv an der Terahertz-Technologie, die auf der drahtlosen Übertragung von Daten bei hohen Trägerfrequenzen basiert und damit Übertragungskapazitäten von mehreren 100 Gbit/s erlaubt. Das ist eine fünf- bis zehnfache Steigerung der Übertragungskapazität gegenüber bestehenden Funktechnologien. Die Übertragung nutzt dabei Frequenzen weit oberhalb der 4G-LTE/5G Mobilfunkfrequenzen und ist damit eine ideale Ergänzung zu bestehenden Technologien. Der Bandbreitebedarf wird in künftigen Kommunikationsnetzen weiter steigen, angetrieben durch neue Anwendungen wie Industrie 4.0, autonomes Fahren, KI-basiertes Cloud/Edge Computing, eHealth, Smart Cities sowie Virtual bzw. Augmented Reality. Die drahtlose Terahertz-Technologie ist daher ein wichtiger Baustein künftiger Kommunikationsnetze.

Die Arbeiten an der THz-Technologie werden bei Fraunhofer sowohl im Rahmen von Eigenforschungsprojekten als auch zusammen mit internationalen Partnern in dem öffentlich geförderten EU-Vorhaben TERRANOVA zur Marktreife vorangetrieben.