19. November 2020

EU-Forschungsprojekt TERRANOVA: Fraunhofer HHI zeigt erstmals 100 Gb/s THz-Freiraumübertragung über 500-Meter-Distanz

Das Fraunhofer HHI hat im Juli 2020 das EU-geförderte Forschungsprojekt TERRANOVA erfolgreich abgeschlossen. Ziel des Projektes war die Erforschung und Entwicklung von THz-Übertragungssystemen bei einer Trägerfrequenz von 300 GHz, die Freiraum-Übertragungskapazitäten von potenziell mehreren 100 Gbit/s erlauben. Die Projektergebnisse wurden den EU-Gutachtern als Videoformat präsentiert und von diesen als herausragend bewertet.

In den vergangenen drei Jahren hat das Fraunhofer HHI im Rahmen des TERRANOVA-Projektes weitreichende Fortschritte in der Entwicklung THz-basierter Freiraum-Übertragungssysteme gemacht und dabei bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Gemeinsam mit den Projektpartnern Fraunhofer IAF, University of Piraeus, Intracom Telecom, JCP Connect, PICadvanced, University of Oulu und Altice Labs gelang zum Projektabschluss erstmalig eine 100 Gbit/s THz-drahtlose Übertragung mit Polarisationsmultiplex über eine 500 m lange Freiraumstrecke in Berlin. Das eingesetzte Übertragungssystem verwendet ein hoch-performantes Terahertz-Modem mit Signalverarbeitungsalgorithmen des Fraunhofer HHI sowie schnelle, Indiumgalliumarsenid-basierte, integrierte elektronische Höchstfrequenzschaltungen des Fraunhofer IAF.

Darüber hinaus hat das Forscherteam eine wichtige, praxisrelevante Kombination aus der neu entwickelten THz-drahtlosen Übertragung und einer Übertragung über Standard-Glasfasern, den sogenannten „THz-Wireless Extender“, demonstriert. Dieses Verfahren eröffnet neue Freiheitsgrade für die flexible und hochkapazitive Vernetzung zukünftiger 6G-Mobilfunk-Basisstationen. Für die erstmalige Echtzeitdemonstration inklusive einer Videoübertragung wurde ein 100 Gbit/s Datensignal über eine 40 km lange Glasfaserstrecke übertragen, in deren Mitte ein Teil der Glasfaser durch ein THz-Freiraum-Übertragungssystem ersetzt wurde. Die Umsetzung zwischen den beiden Domänen erfolgte nahtlos durch rein analoge, energieeffiziente Schnittstellen ohne digitale Signalverarbeitung. Das System wurde erstmals auf der European Conference on Optical Communication (ECOC) 2019 in Dublin präsentiert.

Zum Projektabschluss hat das Team den EU-Gutachtern die Ergebnisse in Form eines Demonstrationsvideos vorgestellt. Insgesamt hat das Projekt TERRANOVA einen wichtigen Schritt in Richtung Implementierbarkeit und Markttauglichkeit von THz-drahtlosen Übertragungssystemen gemacht. Eine Zusammenfassung der Projektergebnisse wird demnächst als Beitrag in der Fachzeitschrift IEEE Communications Magazine erscheinen. Anschließend an das EU-Projekt arbeiten Fraunhofer HHI und Fraunhofer IAF jetzt gemeinsam am weltweit ersten Prototypen eines THz-drahtlosen Übertragungssystems für 100 Gb/s über eine Distanz von bis zu einem Kilometer. Dieser Prototyp soll Anfang 2021 für die weitere Vermarktung der THz-Technologien zur Verfügung stehen.

Das Fraunhofer HHI, eines der weltweit führenden Forschungsinstitute zur Entwicklung neuartiger Telekommunikationssysteme, 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. Dies ist eine fünf- bis zehnfache Steigerung der Übertragungskapazität im Vergleich mit 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 6G-Kommunikationsnetzen weiter steigen, angetrieben von neuen Anwendungen wie Industrie 4.0, autonomes Fahren, KI-basiertes Cloud/Edge Computing, eHealth, Smart Cities sowie Virtual und Augmented Reality. Die drahtlose Terahertz-Technologie ist daher ein wichtiger Baustein zukünftiger Kommunikationsnetze.

Das Demonstrationsvideo finden Sie hier: Projektabschluss TERRANOVA

Das Video zur Vorstellung des Systems auf der ECOC 2019 finden Sie hier: Presentation at ECOC 2019