Wenn die Deckenleuchte zum Hotspot wird - POS+SIGN

Dr. Joachim Walewski, Siemens AG

POS+Sign
Wenn die Deckenleuchte
zum Hotspot wird
Mit Visible-Light Communication wird die Datenübertragung mit der
normalen Beleuchtung möglich. Die auf LEDs basierende Technologie
dürfte bereits in ein, zwei Jahren als Produkt verfügbar sein.
Dreimal kurz, dreimal lang, dreimal kurz. Ein mit
einer Taschenlampe gemorstes S.O.S. kann man
bereits als eine einfache Form der Datenübertragung
mit sichtbarem Licht betrachten. Wenngleich es immer
wieder Versuche gab, eine Kommunikationstechnologie
mit Hilfe von mehr oder weniger alltäglichen
Leuchtmitteln zu etablieren, so entwickelte sich Visible-Light
Communication (VLC) vor allem im Zuge
des Erfolgs der LED-Technologie deutlich.
Einsatzszenarien
Mittlerweile gibt es bereits eine ganze Reihe von Beispielprojekten,
die die Leistungsfähigkeit von VLC eindrucksvoll
unter Beweis stellen, wie Dr. Joachim Walewski
erläutert, der in der zentralen Forschung bei
Siemens seit vier Jahren mit dem Thema befasst ist.
So wurden beispielsweise in einem Kaufhaus die Einkaufswagen
mit VLC-Empfängern ausgestattet. Über
die in die normale Beleuchtung integrierten Ortsinformationen
konnte dann bei jedem Einkaufswagen
der Weg des Kunden durch das Geschäft aufgezeichnet
und anschließend ausgewertet werden.
In einem Museumszenario wurden in die Beleuchtung
der Kunstgegenstände Informationen zur Steuerung
der tragbaren Audiogeräte der Museumsbesucher
integriert, so dass zu jedem Objekt die passenden
Erläuterungen abgespielt wurden.
Ein anderes Projekt verwendete eine LED-Anzeigetafel
in einem Bahnhof, um zusätzlich zu den normalen,
für den Menschen lesbar dargestellten Zuglaufzeiten
weitere Informationen in das Licht der Anzeige
aufzumodulieren. Mit einem entsprechenden PDA
konnte man dann die Kamera auf die Fahrinformation
halten, um die zusätzlichen Informationen auszuwerten.
Visible Light Communication
Das Grundprinzip der Visible-Light Communication
besteht dabei darin, dass die optische Leistung einer
Lichtquelle verändert wird und diese Veränderung
von einer Fotozelle als Detektor erkannt und in elektrische
beziehungsweise anschließend in digitale Impulse
umgewandelt wird. Die Änderungen erfolgen
dabei so schnell, dass sie zwar für den Detektor, nicht
aber für das menschliche Auge wahrnehmbar sind.
Das Licht erscheint daher dem menschlichen Betrachter
gleichmäßig, obwohl es laufend moduliert wird.
Im einfachsten Fall werden hierbei als Signal wie
bei der signalisierenden Taschenlampe nur zwei Zustände,
nämlich „an“ und „aus“, eingesetzt. Es ist jedoch
auch möglich, eine sogenannte Multistufenmodulation
zu verwenden, bei der verschiedene,
definierte Abstufungen der Lichtleistung als Signal
verwendet werden. Dadurch lässt sich die Menge der
übertragenen Information deutlich steigern. Derzeit
lassen sich mit VLC-Lampen Übertragungsraten von
etwa 500 Mbit/s realisieren.
Daten im Umgebungslicht
Interessant dabei ist, dass es nicht unbedingt erforderlich
ist, dass der Detektor direkt von der als Sender
fungierenden Lichtquelle angestrahlt wird. Vielmehr
kann die Information auch aus dem diffusen Umgebungslicht
entnommen werden, das zum Beispiel von
den Wänden zurückgeworfen wird. Auch dies kann
man sich mit Hilfe der Taschenlampen-Analogie verdeutlichen:
Es ist eine geradezu typische Krimi-Szene,
wenn ein Betrachter von außen das Licht oder, genauer
gesagt, den Widerschein einer Taschenlampe in
einem Raum erkennt. In diesen Szenen wird der Be-
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Bildquelle: Dr. Joachim Walewski, Siemens AG
Das Bild ist im Rahmen des EU-Projektes OMEGA entstanden.
trachter eben gerade nicht von der Taschenlampe direkt
angestrahlt. Dennoch wird die Information, ob
nämlich Licht da ist oder nicht, übertragen.
Auch über größere Distanzen lassen sich die Informationen
per Licht übertragen. In einem Versuch
konnte die Übertragung über eine Entfernung von bis
zu zwei Kilometern realisiert werden.
In allen Farben
Das Übertragungsprinzip lässt sich praktisch mit jeder
Lichtfarbe umsetzen, insbesondere also auch mit
weißen LEDs. Da man bei einer konkreten Anwendung
jeweils die vom Sender verwendete Modulationsfrequenz
kennt, ist der Einsatz von VLC auch
dann noch möglich, wenn viele andere Lichtquellen
in der jeweiligen Anwendungsumgebung vorhanden
sind. Der Empfänger kann gezielt die Impulse des
Senders herausfiltern und die Störquellen ausblenden.
Dies gilt sowohl für Störquellen, die normales Licht
ausstrahlen, wie beispielsweise die Sonne oder normale
Raumbeleuchtung, als auch für solche, die ebenfalls
Daten übertragen, aber eine andere Modulationsfrequenz
benutzen.
Vorteile von VLC
Ohnehin ist es ein Vorteil von VLC, dass sichtbares
Licht als Trägermedium in seiner Ausbreitung
sehr einfach kontrolliert werden kann. Insbesondere
durchdringt die Übertragung keine Wände, wie dies
beispielsweise bei einem WLAN der Fall ist. Unter Sicherheitsaspekten
noch wichtiger ist jedoch, dass man
gleichsam „sehen“ kann, wo die Information ist und
wer Zugang zu dem Datenstrom hat. Beispielsweise
lassen sich so bei der Kommunikation eines Bankautomaten
mit einem PDA bestimmte Sicherheitskonzepte
mit VLC einfacher realisieren als mit funkbasierten
Übertragungen.
Ein weiterer Vorteil gegenüber Funktechnologien
besteht darin, dass VLC keiner Regulierung unterliegt
und man daher – insbesondere auch bei einem Einsatz
in verschiedenen Ländern – keine Zulassungsfragen
klären muss.
Die Forschung auf dem Gebiet der Visible-Light
Communication ist inzwischen recht weit fortgeschritten.
Dr. Joachim Walewski erwartet, dass die
Technologie 2011 oder 2012 als Produkt verfügbar sein
wird. Dies könne man daraus schließen, dass internationale
Standards zu VLC entweder schon verabschiedet
sind oder demnächst verabschiedet werden.
„Und“, so der Forscher weiter, „große Firmen machen
keine Standards, wenn sie keine Produkte herausbringen
wollen.“ Allerdings wird seiner Ansicht nach die
Markteinführung wahrscheinlich zunächst in Asien
erfolgen, so dass man sich in Europa noch ein wenig
gedulden müsse.
Ausblick
Wenngleich die Kosten für die benötigten technischen
Komponenten wohl eher gering sein werden, dürfte
VLC zunächst doch eher eine Nischentechnologie bleiben.
Einerseits sind inzwischen Funktechnologien auf
breiter Front etabliert. Andererseits ist die Integration
von VLC immer dann schwierig, wenn die Beleuchtung
und Verkabelung fest mit der Bausubstanz verbunden
ist. Dort allerdings, wo wie beispielsweise in
Schaufenstern oder auf Messen die Beleuchtung ohnehin
projektbezogen geändert werden muss, sieht Dr.
Joachim Walewski eine ideale Voraussetzung für den
Einsatz von VLC.
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