Terahertz-Spektrum ermöglicht Drahtlosübertragung mit 3 Gbit/s

Japanischen Forschern des Tokyo Insitute of Technology ist es gelungen, mittels eines vergleichsweise recht klein gehaltenen Empfängers Datenübertragungen im Terahertz-Bereich durchzuführen. Dabei vermochten sie Datenraten von bis zu 3 Gigabit pro Sekunde zu erreichen.

Da die niedrigeren Frequenzbereiche immer umfassender genutzt werden, haben sich besagte Forscher nun in das bislang diesbezüglich recht unerforschte und somit ungenutzte Terahertz-Spektrum begeben. Dieses ist bislang auch keiner Regulierung unterworfen gewesen, wie das etwa beim derzeit stark in Verwendung befindlichen Megahertzspektrum und Teilen des Gigahertz-Bereiches der Fall ist. Diese werden bei periodisch stattfindenden Frequenzauktionen unter Interessenten wie Mobilfunkbetreibern, Radio- und Fernsehstationen aber auch staatlichen Institutionen aufgeteilt.

Das von den Forschern genutzte Spektrum bewegt sich zwischen 300 Gigahertz und 3 Terahertz und wurde bislang nur für bildgebende Verfahren bei der Analyse von bestimmten Materialien eingesetzt. Dafür eignen sich die Wellen dieses Spektrums insofern, da sie diverse Materialien zwar gleich Röntgenstrahlen durchdringen, aber bei weitem weniger Energie abgeben und somit auch weniger Schaden anrichten. Bislang waren die Gerätschaften, die diese Strahlen detektieren beziehungsweise emittieren konnten, jedoch mit mannigfachen Nachteilen behaftet. Erst jetzt gelang es, diese Funktionen in ein ausreichend kleines Gerät zu integrieren.

Im Kern dieser kleinen Gerätschaft befindet sich eine sogenannte „resonant tunnel diode“ (RTD). Durch ihr eher unübliches Verhalten bei anliegender Spannung, ist es möglich, diese Dioden dazu zu bewegen, Wellen im Terahertzbereich abzugeben. Die Diode hatte in diesem Versuchsaufbau die Fläche von 1 mm².

Mit diesem Gerät ist es den japanischen Wissenschaftlern gelungen bei einer Frequenz von 542 Gigahertz eine Übertragungsrate von 3 Gbps zu demonstrieren. Nach diesem Erfolg wollen sie das Gerät hinsichtlich seiner Sendeleistung und seines Frequenzspektrums weiter verbessern. Dabei werden letztendlich Übertragungsraten in der Höhe von 100 Gbit/s für machbar gehalten. Zum Vergleich: der kommende WLAN-Standard 802.11ac soll Bruttodatenraten von 1,3 Gigabit/s erreichen und auch der geplante Nachfolger 802.11ad im 60-GHz-Band wird noch mit weit unter 100 Gbit/s arbeiten.

Durch die hohe Frequenz dürfte jedoch die Reichweite einer solchen Technik recht eingeschränkt sein und nur mit entsprechendem Energieaufwand auf ein Niveau, das 10 Meter überschreitet, zu heben sein. Dieser Effekt lässt sich nebenbei bemerkt von Mobiltelefonnutzern auch in ländlichen Gebieten beobachten, wo man bei zunehmender Entfernung vom Sendemasten oft zwar noch EDGE-Empfang, aber keinen UMTS-Empfang mehr hat. Die weitaus höhere Frequenz von UMTS ermöglicht zwar Vorteile bei der Datenübertragung, senkt aber die Reichweite.

Wie allerdings schon geschlussfolgert wurde, würde sich diese Technik vor allem für die Nutzung in Serverfarmen als zügiger Kommunikationsweg zwischen den Servern untereinander eignen. Die Wellen weisen mangels Interferenzen in ihrem Spektrum kaum Latenz auf, haben einen hohen Datendurchsatz und würden so ein idealer Ersatz für kabelgebundene Verbindungen sein.