Immer mehr Unternehmen wünschen sich, ihre kabelgebundenen lokalen Netzwerke (LAN) durch drahtlose Datennetze zu erweitern oder sogar komplett zu ersetzen. Denn eine Integration von Sende-/Empfangsmodulen (Accesspoints) in die bestehende Netzwerkstruktur ist nicht nur erheblich kostengünstiger, als alle Rechner miteinander zu verkabeln. Sie erhöht auch die Flexibilität und Mobilität der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter, weil diese unkompliziert in das Netzwerk eingebunden werden können und von jedem Platz im Unternehmen aus schnell und in Echtzeit Zugriff auf Unternehmensdaten und Internet erhalten. Derzeit verfügbare Funklösungen (WLAN) können allerdings nicht alle Erwartungen erfüllen: Die drahtlose Datenübertragung ist störanfällig und im Vergleich zu kabelgebundenen Lösungen weniger stabil und langsamer, insbesondere, wenn sich mehrere Nutzer eine Funkzelle, das heißt die Übertragungsgeschwindigkeit, teilen müssen. Vor allem aber sind WLAN-Netze anfällig für Missbrauch. Selbst verschlüsselte Netzwerke sind für Kenner verhältnismäßig einfach zu knacken. So können Hacker aus übertragenen Funkpaketen zum Beispiel Passwörter oder Login-Informationen ausspähen. Im Schadensfall ist das Unternehmen für das eigene WLAN-Netz verantwortlich und hat entsprechenden Kosten zu tragen.
Bei der am Fraunhofer IPMS entwickelten optischen drahtlosen Kommunikation sieht das ganz anders aus. „Unsere Lösung besteht darin, Licht im infraroten Bereich als drahtloses Übertragungsmedium einzusetzen“, erläutert Dr. Alexander Noack, Entwicklungsleiter am Fraunhofer IPMS. „Während physische Hindernisse wie etwa dicke Wände die Leistung eines Funksignals lediglich schwächen, so dass ein Angreifer nur ein Empfangsgerät in Reichweite der Funksignale benötigt, um Zugang zu sensiblen Unternehmensdaten zu erhalten, bietet unser Li-Fi-Netzwerk bereits bei geschlossenen Räumen Sicherheit gegen Hackerattacken.“
Die Kommunikationstechnologie des Fraunhofer IPMS ist allerdings nicht nur sicherer als Funk-Übertragungstechniken. Sie benötigt im Vergleich mit herkömmlichen drahtlosen Funktechniken auch nur 15 Prozent der Energie pro übertragenes Nutzdatenbyte und ist dank einer Datenrate von 1 Gigabit pro Sekunde bei vernachlässigbaren Bitfehlerraten (<10-9) auch bis zu 10 Mal schneller. Sie ist daher für alle Einsatzgebiete besonders geeignet, bei denen große Datenmengen quasi in Echtzeit übertragen werden müssen. Sogar eine verbreitete Schwachstelle der Li-Fi-Technologie konnte das Fraunhofer IPMS-Team überwinden. Alexander Noack: „Aufgrund von Intermodulinterferenzen im selben Link war es bislang nicht möglich, dass mehrere Nutzer gleichzeitig im selben Spot agieren. Unsere Technologie erlaubt nun auch die Punkt-zu-Multipunkt-Kommunikation. So können wir zum Beispiel Meetingräume in ein Unternehmensnetzwerk integrieren, so dass mehrere Notebooks gleichzeitig bei einem Meeting auf das Netzwerk zugreifen können“.
Ein Li-Fi HotSpot als Prototyp für die optische drahtlose Kommunikation auf Distanzen bis zu 10 Metern wird von den Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern des Fraunhofer IPMS auf der Embedded World vom 14. bis 16. März 2017 in Nürnberg dem Fachpublikum vorgestellt. Für kleinere Distanzen präsentiert das Fraunhofer IPMS außerdem die so genannte „GigaDock“-Technologie. Die echtzeitfähige Technologie soll mit Bandbreiten bis zu 12,5 Gigabit pro Sekunde ortsfeste Kabelverbindungen in hoch automatisierten Produktionsumgebungen ergänzen beziehungsweise ablösen. Das treiberlose Sende-/Empfangsmodul vereint einen optischen Transceiver und einen Protokoll-Controller mit einer Gigabit-Ethernet-Schnittstelle. So lässt es sich leicht in übliche Unternehmensnetze integrieren. Li-Fi-Hotspot und Li-Fi-GigaDock sind bereits als Customer Evaluation Kits erhältlich. Besucher der Embedded World 2017 finden die Ausstellung des Fraunhofer IPMS am Stand 123 in Halle 3. Teilnehmer der gleichzeitig stattfindenden embedded world Conference sind darüber hinaus eingeladen, den Vortrag von Michael Faulwaßer (14. März 2017, 15:00 Uhr) zu besuchen. Michael Faulwaßer spricht zum Thema: „Wireless Industrial Real-Time Networks with Li-Fi”.
Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme