Ein bahnbrechendes Gigabit-Kommunikationssystem kombiniert Laser und Funkwellen für den Einsatz unter rauen Wetterbedingungen.

Ein Forschungsteam der Universität Da Nang hat erfolgreich ein drahtloses Kommunikationssystem mit einer Geschwindigkeit von Gigabit pro Sekunde entwickelt, das Laser und Funkwellen flexibel kombiniert, in Echtzeit arbeitet und sich an die Wetterbedingungen anpasst. Damit eröffnet sich eine zuverlässige Breitbandverbindungslösung für abgelegene Gebiete.

Das Forschungsprojekt „Entwicklung eines hochzuverlässigen Gigabit-Datenübertragungssystems durch intelligente Kombination von Laser- und Funkwellen für Gebiete mit komplexem Gelände und rauen Wetterbedingungen“, das von der Nationalen Stiftung für Wissenschafts- und Technologieentwicklung (NAFOSTED) finanziert wurde, wurde von Assoc. Prof. Dr. Nguyen Tan Hung von der Universität Da Nang und seinen Kollegen durchgeführt.

Allgemeine Simulation eines Kopplungssystems zwischen FSO und Radiowellen für Gebiete mit unwegsamem Gelände und rauen Wetterbedingungen.

Laut Dr. Nguyen Tan Hung ist die drahtlose Kommunikation mittels Laserlicht eine Hochgeschwindigkeits-Informationsübertragungstechnologie, die schnell und zu wesentlich geringeren Kosten als die Glasfasertechnologie installiert werden kann, insbesondere in Gebieten mit komplexem Gelände wie Hügeln, Bergen, Flüssen oder städtischen Gebieten mit einer hohen Dichte an Hochhäusern.

In Gebieten, die häufig von Naturkatastrophen wie Stürmen und Überschwemmungen betroffen sind, ist der Aufbau eines kabelgebundenen Netzwerks äußerst schwierig. Naturkatastrophen können Kabelsysteme vollständig zerstören, und die Wiederherstellung kann Monate oder sogar Jahre dauern. Im Gegensatz dazu lässt sich die drahtlose Übertragung mittels Lasern innerhalb von Tagen oder sogar Stunden nach einer Katastrophe wiederherstellen. Daher gilt diese Technologie als die geeignetste Hochgeschwindigkeitskommunikationstechnologie für ländliche Gebiete, abgelegene Regionen und gebirgige Gebiete mit schwierigem Gelände und hoher Anfälligkeit für Naturkatastrophen in Vietnam.

FSO steht jedoch auch vor erheblichen Herausforderungen, wie beispielsweise der hohen Empfindlichkeit gegenüber Nebel, Rauch, Regen und atmosphärischen Aerosolen, die Signale beeinträchtigen und Verbindungen stören. Die Verbesserung der Zuverlässigkeit ist daher ein Schlüsselfaktor für die breite Akzeptanz dieser Technologie.

Ausgehend von diesem praktischen Bedarf konzentriert sich das von Assoc. Prof. Dr. Nguyen Tan Hung geleitete Projekt auf die Entwicklung eines drahtlosen Kommunikationssystems mit Hochgeschwindigkeitslasern (Gigabit pro Sekunde) mit flexibler Konfiguration und Echtzeitverarbeitung, um verschiedenen Wetterbedingungen gerecht zu werden.

Um dies zu erreichen, schlägt das Projekt den Einsatz von Codierungsverfahren mit hoher spektraler und energieeffizienter Leistung vor, wie beispielsweise Mehrband-Phasen- und Amplitudenmodulation (CAP) oder orthogonales Frequenzmultiplexverfahren (OFDM), kombiniert mit fortschrittlichen Kanalentzerrungsverfahren zur Verbesserung der Übertragungsqualität. Zusätzlich werden fortschrittliche Pulsfilterverfahren wie Xia- und SRRC-Pulsformate eingesetzt, um die Systemeffizienz zu steigern. Das System wird in Echtzeit auf einer System-on-a-Chip (SoC)-Plattform mittels FPGA-Technologie implementiert.

Um wetterbedingte Verbindungsabbrüche zu vermeiden und die Kanalstabilität zu gewährleisten, schlägt dieses Projekt eine Soft-Switching-Lösung für Hochgeschwindigkeits-Laser- und Funkkommunikationssysteme vor. Diese basiert auf einem automatischen, wetterabhängigen Leistungsregelungsmechanismus. Das neuartige und effektive Verfahren ermöglicht es dem System, sich selbstständig an Wetterschwankungen anzupassen. Dadurch werden die Ressourcen optimal zwischen Laser- und Funkkanal verteilt, um die Systemkontinuität bei maximaler Übertragungsgeschwindigkeit sicherzustellen.

Die in diesem Projekt vorgestellten Lösungen und Techniken wurden durch ein erteiltes Patent, zwei Veröffentlichungen in renommierten internationalen Fachzeitschriften und Beiträge zur Ausbildung von Doktoranden gewürdigt. Das Projekt wurde in internationaler Zusammenarbeit mit der Northumbria University (Großbritannien), einer weltweit führenden Forschungseinrichtung im Bereich laserbasierter drahtloser Kommunikation, durchgeführt.

Das experimentelle System für dieses Forschungsprojekt befindet sich an der Northumbria University in Großbritannien.

Als Vertreter des Forschungsteams erklärte Associate Professor Dr. Nguyen Tan Hung, dass das Team erwartet, mit den entwickelten Methoden und technischen Strukturen die Grenzen traditioneller FSOs zu überwinden und die Gigabit-Datenübertragungstechnologie in Vietnam der praktischen Anwendung näherzubringen. In Verbindung mit Hochgeschwindigkeitsinternet kann diese Lösung Millionen von Menschen in abgelegenen Gebieten und von Naturkatastrophen häufig betroffenen Regionen – wo der Bedarf an einem nachhaltigen Kommunikationssystem stets dringlich ist – einen wirtschaftlichen , bildungsbezogenen und sozialen Mehrwert bieten.

Zentrum für Wissenschafts- und Technologiekommunikation

Quelle: https://mst.gov.vn/dot-pha-he-thong-truyen-thong-gigabit-ket-hop-laser-va-song-vo-tuyen-trong-dieu-kien-thoi-tiet-khac-nghiet-197251212001734068.htm