Mittels ungenutzter Fernsehfrequenzen

Forscher entwickeln Super-WLAN

Uhr | Aktualisiert

Wissenschaftler der Rice University in Houston haben einen Weg gefunden, ungenutzte Frequenzen im UHF-Spektrum für Datenübertragungen zu nutzen. Die neue Technik könnte deutlich höhere Reichweiten ermöglichen.

In einer Präsentation an der Mobicom 2014 in Maui, Hawaii, haben Forscher der Rice University eine neue Datenübertragungstechnologie vorgestellt. Ihr Multiuser-Multiantennen-Schema nutzt Teile des Ultra-High-Frequency-Bands UHF, das traditionell Fernsehübertragungen vorbehalten ist.

Hohe Geschwindigkeit und grosse Reichweite seien der heilige Gral der kabellosen Kommunikation, sagt Forschungsleiter Edward Knightly. Knightly ist Professor und Vorsitzender des Department of Electrical and Computer Engineering an der Rice University.

Das Beste aus zwei Welten

"Normalerweise können Sie nur eines von beidem haben. WLAN-Netzwerke übertragen Daten heute sehr schnell. Aber eine Steinmauer und sie versagen. UHF überwindet hingegen sehr grosse Distanzen, hatte bisher aber nicht die Kapazität von WiFi", sagt Knightly.

Die neue Technologie biete nun das Beste aus beiden Welten. Knightly und sein Team kombinierten verschiedene bewährte Technologien, die bereits für kabellose Datenübertragungen im Einsatz sind. Eine davon ist die sogenannte "Multiple-Input, Multiple-Output"-Technik, kurz Mimo.

UHF hat bislang nur geringe Datenraten

Die Technik setzt auf mehrere Antennen, um die Datenraten ohne zusätzliche Kanäle oder Transmitter zu erhöhen. Mimo ermöglicht so deutlich grössere Übertragungsraten. Aktuelle Routergenerationen nutzen die Technologie schon.

Eine weitere Technologie stammt aus der Fernsehwelt: UHF. Der Wechsel zum Digital-Fernsehen liess Teile des Ultra-High-Frequency-Spektrums frei werden. Digital-TV hat nämlich einen kleineren "Übertragungs-Fussabdruck" als analoges Fernsehen, wie die Forscher sich ausdrücken. Das Problem bei UHF ist jedoch die geringe Anzahl der Datenspuren.

Man kann sich einen WiFi-Access-Point als eine Autobahn vorstellen, die 100 Spuren hat, aber nur einen Kilometer lang ist. Die UHF-Autobahn ist hingegen 100 Kilometer lang, hat aber nur drei oder vier Spuren.

Da man keine weiteren Spuren hinzufügen kann, muss man die wenigen, die zur Verfügung stehen, möglichst effizient nutzen. "Ein Weg, das zu tun, ist Multiuser-Mimo. Eine Multi-Antennen-Übertragungstechnik, die mehrere Nutzer über ein und denselben Kanal gleichzeitig bedient", sagt Narendra Anand, Student in Knightlys Team.

System erfolgreich getestet

Knightly, Anand und Ryan Guerra, ein weiter Student im Team, entwickelten darauf aufbauend ein erstes open-source UHF-Multiuser-Mimo-Testsystem. Es basiert auf der universitätseigenen "Wireless Open-Access Research Platform".

Damit konnten die Forscher einen direkten Vergleich zwischen dem UHF-System und klassischem 2,4 sowie 5,8 Gigahertz WiFi aufstellen. Bei den Experimenten zeigte sich, dass das UHF-System sehr effizient funktionierte. Sowohl in Indoor- als auch in Outdoor-Umgebungen. 

Die National Science Foundation und Cisco unterstützen das Forschungsprojekt. Das Paper der Forscher steht als PDF zum Download bereit.

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