Daten aus der Lampe

Licht, das ist elektromagnetische Strahlung. Wir Menschen sehen davon nur einen kleinen Wellenbereich: die Farben des Regenbogens. Zur Datenübertragung nutzen wir bereits infrarotes Licht, zum Beispiel in Fernbedienungen oder Glasfasernetzen. Doch auch das sichtbare Licht hat mehr Potenzial als reine Beleuchtung. Die Technik dahinter nennt sich Visible Light Communication (VLC): Kommunikation über sichtbares Licht. Gemeint sind weiße Leuchtdioden, die dank eines kleinen technischen Zusatzmoduls Daten übertragen können – überall dorthin, wohin das Licht der Lampe strahlt.

Die Professoren Slavisa Aleksic und Christian-Alexander Bunge untersuchen an der HTWK-Fakultät Digitale Transformation, wie eine solche Kommunikation über LED-Lampen möglich ist. „Zunächst galt VLC als potenzielle Alternative zum Drahtlosnetzwerk WLAN. Dieser Zahn ist gezogen: Funk hat sich durchgesetzt“, fasst Bunge die Entwicklung der Forschung an VLC zusammen. Doch für zwei Bereiche ist die Kommunikation über sichtbares Licht durchaus interessant: für die Medizin und für die Industrie.

Operationssäle von Krankenhäusern sind heute mit Spitzentechnologie ausgestattet. Ärztinnen und Ärzte schicken kleinste Sensoren durch Blutbahnen, trennen Gewebe mit millimetergenauen Lasern und überwachen Herzschlag, Sauerstoffsättigung oder Blutdruck der Patientinnen und Patienten mithilfe zahlreicher Geräte. Überall hängen Strom- und Datenkabel. Da Funksignale Implantate und medizinische Geräte stören können, hat sich eine kabellose Kommunikation in der Medizin noch nicht durchgesetzt. Hier sieht Aleksic Entwicklungspotenzial: „Im Operationssaal ist es sehr hell, damit die Operierenden jedes Detail gut sehen. LED-Lampen können wir nutzen, um über das Licht zu kommunizieren und damit Datenkabel obsolet zu machen.“

Denkbar sei beispielsweise eine VR-Brille, die der Ärztin oder dem Arzt wichtige Informationen einblendet und so die Operation unterstützt. Die VR-Brille erhält die Daten aus dem Licht über dem OP-Tisch. So werden die Informationen zielgerichtet, robust, sicher und schnell übertragen. Eine neue Infrastruktur wäre nicht nötig, denn VLC nutzt die bereits vorhandenen Leuchtdioden. Unter realitätsnahen Bedingungen wollen Bunge und Aleksic diese Idee im rein für Forschungszwecke eingerichteten Operationssaal der Fachhochschule Campus Wien testen. In Zusammenarbeit mit den Wiener Forschenden untersuchen sie dort den Einsatz von VLC in der Medizin.

Derzeit untersuchen die Netzwerktechniker an der HTWK Leipzig gemeinsam mit Mete Ramazan, einem Gastforscher aus Nordzypern, welche Störungen generell auf VLC einwirken und welche Modulationsformate sich für diese Anwendungen am besten eignen. Dazu erstellen sie mathematische Modelle des Übertragungskanals und führen in kontrollierter Umgebung Experimente durch. Sie messen, wie groß Interferenzen zwischen Senden und Empfangen der Signale durch Effekte wie Reflektionen oder Überlagerungen sein können.