Forschung & Entwicklung

Li-Fi meets Augmented Reality

Für den optimalen Einsatz von Datenbrillen entwickelten Fraunhofer-Forscher eine optische Datenverbindung, die die Flexibilität von Wireless-Lösungen mit den Vorteilen einer kabelgebundenen Übertragung kombiniert.

Entwickler am Fraunhofer-Institut für Photonische Mikrosysteme IPMS nutzen sichtbares oder infrarotes Licht, um Daten zu versenden und zu empfangen. Die Übertragung erfolgt berührungslos, in Echtzeit und mit sehr hohen Datenraten. Die optische Kommunikation, englisch Li-Fi (light fidelity) spielt so vor allem in Anwendungen ihre Vorteile aus, in denen Kabel und Steckverbinder stören oder drahtlose Funknetzwerke wie WLAN oder Bluetooth in Punkto Bandbreite oder Echtzeitfähigkeit an die Grenzen ihrer Leistungsfähigkeit stoßen. Dies ist zum Beispiel bei einer Datenbrille wie einer Augmented Reality (AR)-Brille der Fall.

AR-Brillen bieten dem Nutzer die Möglichkeit, neben der Wahrnehmung der realen Umgebung zusätzliche Informationen durch Einblendung und Überlagerung im Sichtfeld zu erhalten. Sie kommen beispielsweise in den Bereichen Lager und Logistik, bei der Montage und Produktentwicklung oder auch in der Medizintechnik zum Einsatz. Dabei sind je nach Anwendung große Datenmengen zu übertragen, und interaktive Inhalte, die direkt auf die Aktion des Nutzers reagieren, müssen innerhalb einer bestimmten Zeitspanne zur Verfügung stehen. Weil Kabel die Bewegungsfreiheit einschränken und der Träger für mobile Anwendungen typischerweise die Arme frei haben muss, werden bei AR-Brillen bevorzugt drahtlose Datenübertragungstechniken eingesetzt. Die hier üblichen Standards wie WLAN oder Bluetooth sind allerdings nicht für echtzeitfähige Übertragung ausgelegt und in der Bandbreite begrenzt. „Datenbrillen sind ein sehr gutes Beispiel für die Vorteile unserer Li-Fi-Technologie“, sagt Dr. Alexander Noack, Entwicklungsleiter am Fraunhofer IPMS, „Die optische drahtlose Übertragung bietet hohe konstante Datenraten, geringe Latenzzeit und maximale Bewegungsfreiheit. Sie verbindet die Flexibilität von Wireless-Lösungen mit den Vorteilen einer kabelgebundenen Übertragung und bringt im Vergleich zu funkbasierten Lösungen sogar noch höhere Bandbreite mit sich“.

Eine freie Sichtachse zwischen Sende- und Empfangsmodul vorausgesetzt, kann die optische Datenübertragung grundsätzlich überall Anwendung finden, wo Steckverbinder, Kabel, Schleifkontakte und Funk-Netzwerke ersetzt werden müssen. Das Fraunhofer IPMS zeigt auf der Fachmesse für Embedded-System-Technologien embedded world vom 26. bis 28.02.2019 in Nürnberg mit einem Demonstrator, wie Li-Fi Augmented-Reality-Anwendungen unterstützen kann. Dieser basiert auf einem optischen Datenlink mit einer Datenrate von einem Gbit/s auf einer Distanz von fünf Metern, der auch als Customer Evaluation Kit des Fraunhofer IPMS verfügbar ist. Ohne zusätzlichen Aufwand ist das Modul über ein CAT5-Kabel in bestehende Systeme integrierbar. Je nach Anwendungsfall kann der ‚HotSpot‘ in Größe, Datenrate, Übertragungsdistanz und Schnittstellen an spezifische Kundenanforderungen angepasst und weiterentwickelt werden. Distanzen bis 30 Meter und Datenraten bis 1 Gbit/s sind je nach Umgebungsbedingungen umsetzbar. Schnittstellen wie USB-3.0, Ethernet, Gigabit-Ethernet wurden bereits realisiert. Um andere Anwendungsfälle zu evaluieren bietet das Fraunhofer IPMS regelmäßige Li-Fi Hands-On Workshops an. Der Workshop bietet die Gelegenheit, die Module des Fraunhofer IPMS aufzubauen und die Grenzen der Technologie in Hinblick auf eigene Produkte und Ideen zu erproben.

von mg

www.ipms.fraunhofer.de

www.embedded-world.de

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