Für die 5-150 GHz Ultrabreitband-Übertragung über die Luft kombinierten die Forscher elektronische und photonikgestützte Signalerzeugung und erreichten so Geschwindigkeiten von 938 Gigabit pro Sekunde bzw. 117 Gigabyte pro Sekunde.
938 Gb/s, mit kombinierter (Bild: https://ieeexplore.ieee.org/document/10643251)
Die drahtlose Kommunikation der Zukunft nimmt Gestalt an. Forschern des University College London (UCL) ist es gelungen, mit einer bahnbrechenden neuen Technologie einen Rekord bei der Datenübertragungsgeschwindigkeit aufzustellen: unglaubliche 938 Gigabit pro Sekunde (Gb/s) beziehungsweise 117 Gigabyte pro Sekunde. Das entspricht einer fast 9.400-mal höheren Übertragungsgeschwindigkeit als die derzeit durchschnittlich im 5G-Netz erreichte Rate von 100 Megabit pro Sekunde (Mb/s).
Wie wurde der Geschwindigkeitsrekord in der kabellose Übertragung aufgestellt?
Die neue Technik, die im Frequenzspektrum von 5 bis 150 Gigahertz (GHz) arbeitet, nutzt eine Kombination aus Hochgeschwindigkeitselektronik und Mikrowellenphotonik. Während herkömmliche drahtlose Netzwerke wie WLAN oder 5G vorwiegend Frequenzen unter 6 GHz nutzen, um Daten zu übertragen, stießen die Forscher bewusst in höhere Bereiche vor. Dies ermöglichte eine weitaus größere Bandbreite und eine signifikante Erhöhung der Übertragungsrate.
Die Forscher kombinierten also bestehende Technologien, um das Spektrum effizienter zu nutzen. Elektronische Systeme sind am leistungsfähigsten im Frequenzbereich von 5 bis 50 GHz. Die Photonik, die Licht zur Übertragung von Informationen verwendet, arbeitet hingegen im Bereich von 50 bis 150 GHz besonders effizient. Durch die Verbindung dieser beiden Technologien konnten die Forscher die vorhandene Bandbreite optimal ausnutzen und stabile Signale über einen extrem breiten Frequenzbereich erzeugen.
Datenübertragungsgeschwindigkeiten im Vergleich
Ein zweistündiger 4K-Ultra-HD-Film mit einer Größe von 14 GB würde mit einem typischen Kabelmodem (bei einer Geschwindigkeit von etwa 38 Mb/s) etwa 411 Minuten oder rund 6,8 Stunden zum Download benötigen. Mit einem ADSL-Anschluss in den USA, dessen Geschwindigkeit zwischen 1,5 und 24 Mb/s liegt, könnte der Download zwischen 650 und 10.400 Minuten dauern, was ungefähr 0,5 bis 7,2 Tage entspricht. Bei einem 10BASE-T Ethernet-Netzwerk mit einer Übertragungsgeschwindigkeit von 10 Mb/s würde es 1.560 Minuten, also etwa 26 Stunden oder 1,1 Tage dauern, den Film herunterzuladen. Mit einem moderneren 100BASE-TX Ethernet-Netzwerk (100 Mb/s) könnte die Downloadzeit auf 156 Minuten, also etwa 2,6 Stunden, reduziert werden.
Im Vergleich dazu bietet das 5G-Netz bei einer Geschwindigkeit von 100 Mb/s eine Downloadzeit von nur 19 Minuten. Doch die neu entwickelte kabellose Datenübertragungstechnik, die mit einer Rekordgeschwindigkeit von 938 Gigabit pro Sekunde arbeitet, kann denselben Film in beeindruckenden 0,12 Sekunden übertragen. Diese Technologie stellt damit einen riesigen Fortschritt gegenüber den herkömmlichen Methoden dar und erlaubt einen nahezu sofortigen Transfer.
Was bedeutet das für zukünftige 6G-Netze?
Die neue Technologie zeigt eindrucksvoll, was in der Welt der drahtlosen Kommunikation in den nächsten Jahren möglich sein wird. Die kommerzielle Nutzung dieser neuen Technologie könnte in den nächsten drei bis fünf Jahren Realität werden. Sie bietet große Potenziale für Anwendungen, bei denen es auf hohe Datenübertragungsraten und minimale Latenzzeiten ankommt, wie im Bereich des autonomen Fahrens, der Telechirurgie oder der Echtzeit-Virtual-Reality. Besonders in dichten urbanen Umgebungen oder bei Großveranstaltungen, bei denen viele Menschen gleichzeitig auf drahtlose Netzwerke zugreifen, könnte die Netzstabilität erheblich verbessert werden.
Trotz dieser beeindruckenden Fortschritte bleibt die Technologie zunächst auf Laboranwendungen beschränkt. Ein Prototyp für kommerzielle Tests wird bereits entwickelt, und es laufen Gespräche mit Mobilfunkanbietern und Smartphone-Herstellern, um die Technik in zukünftige 6G-Netze zu integrieren.
Die neuen Erkenntnisse rücken den kommenden Mobilfunkstandard 6G, der für die 2030er-Jahre erwartet wird, in greifbare Nähe. Mit Geschwindigkeiten von einem Terabit pro Sekunde könnte 6G die Art und Weise, wie wir Daten über das Internet nutzen, grundlegend verändern. Die aktuellen Rekordgeschwindigkeiten von UCL sind ein klarer Vorbote dieser Entwicklung und zeigen, dass der technologische Fortschritt in der drahtlosen Kommunikation weiterhin in rasantem Tempo voranschreite
Der Autor: Dr. Martin Large
Aus dem Schoß einer Lehrerfamilie entsprungen (Vater, Großvater, Bruder und Onkel), war es Martin Large schon immer ein Anliegen, Wissen an andere aufzubereiten und zu vermitteln. Ob in der Schule oder im (Biologie)-Studium, er versuchte immer, seine Mitmenschen mitzunehmen und ihr Leben angenehmer zu gestalten. Diese Leidenschaft kann er nun als Redakteur ausleben. Zudem kümmert er sich um die Themen SEO und alles was dazu gehört bei all-electronics.de.