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21.09.2016

LEDs für smarte Städte

Drahtloses Highspeed-Internet aus der LED-Lampe

Die Umstellung auf LEDs spart nicht nur Strom. Sie kann zum Schlüssel für die effiziente Vernetzung von Städten und Fabriken sowie von Verkehrsmitteln und deren Passagieren werden.

Der Wissenschafts- und Technologiepark Berlin Adlershof vereint täglich geballte Intelligenz. Rund 23.000 Menschen widmen sich hier in über 1.000 Unternehmen, Hochschulinstituten und Forschungszentren Fragen aus Optik, Photonik, Mikrosystemtechnik, Erneuerbaren Energien oder Umwelttechnik. Neuerdings springt die Intelligenz dort sogar auf die Straßenlampen über.

In einem Pilotprojekt rüstet das Adlershofer Start-up ICE Gateway 160 Außenleuchten auf effiziente LED-Beleuchtung um. Dass ihr Stromverbrauch um 80 Prozent sinken soll, ist dabei fast eine Randnotiz. Denn in erster Linie werden die Laternen zu Netzwerkknoten. Zentrale Komponente sind Gateways, über die sich die Leuchtdioden steuern lassen. So lässt sich ihre Leistung herabdimmen, solange kein Bedarf besteht. Sensoren wachen darüber, ob sich Fußgänger oder Fahrzeuge nähern. Das System schaltet die Lampen dann in Echtzeit hell. Und wo die Sensorik schon einmal an Bord ist, kann sie auch Verkehrsdaten erfassen. Das geht auch mit einer Erfassung der Bluetooth-Geräte in Fahrzeugen oder Jackentaschen. Damit ist es aber nicht getan. Dank der Netzwerkanbindung können die Daten in Leitzentralen übertragen werden. Umgekehrt lassen sich Daten auf Geräte von Passanten und Fahrzeuginsassen senden, die im Bereich der Laternen zudem auf breitbandige WLAN- und andere Netze zugreifen können. Ob Echtzeit-Marketing, Logistikunterstützung oder Einbindung in Sicherheitskonzepte: den intelligenten LED-Laternen kommt in Smart Citys eine Schlüsselfunktion zu.

So flexibel wie intelligent
Das Berliner Projekt ist als Keimzelle angelegt. Weitere Straßenzüge können jeweils vernetzt werden, wenn ohnehin auf effiziente LEDs umgestellt wird. Die Gateways sind offen für unterschiedlichste LEDs. Schreitet die Technik voran, ist die Integration gewährleistet. Gleiches gilt für Sensorik und Datennetze. Die Lösung ist so flexibel wie intelligent. Und sie liefert Statistiken und Daten, die mithilfe von Big-Data-Analysen eine neue Basis für Stadt- und Verkehrsplaner bieten. Mit den Straßenlampen werden so auch die Stadtstrukturen intelligenter und effizienter.

Einige Kilometer westlich arbeitet ein Team um Dr. Anagnostis Paraskevopoulos am Berliner Fraunhofer Heinrich-Hertz-Institut für Photonische Netze und Systeme an einer Technologie, in der LEDs direkt mit der Informationstechnik zusammenwachsen: Visible Light Communication. Oder auch High-Speed-Internet aus der Lampe. LEDs dienen als Sender, Fotodioden als Empfänger optisch übertragener Daten. Dafür schaltet ein Modulator die LEDs in rasender Frequenz hell und dunkel. Das Flackern ist für das menschliche Auge nicht wahrnehmbar. Und nach bisherigen Erkenntnissen leiden auch die Leuchtdioden nicht darunter, da der Modulator ihre Leistung nur um wenige Prozent verändert. Langzeittests stehen laut Paraskevopoulos aber noch aus.

Breitband-Internet per LED und Fotodiode
Die bisherigen Forschungsergebnisse können sich sehen lassen: Datenraten von 1 Gigabit pro Sekunde sind machbar – pro Lichtfarbe. Mit handelsüblichen LED, die mit Rot, Grün und Blau drei Farben vereinen, sind also 3 Gbit/s möglich. Erste Pilotprojekte in Tagungshäusern und Schulen laufen gerade an. Der Charme der Datenübertragung per LED liegt darin, dass Daten nur im Lichtkegel zu empfangen sind. Der Zugriff ist also räumlich begrenzt – und nicht manipulierbar. Auch verursacht die Visible Light Communication keinerlei Funkstörungen, was in Flugzeugen und Kliniken wichtig ist. Die Berliner Forscher sehen noch viele weitere Anwendungsfälle: „Digitale Vernetzung von Maschinen in der Industrie 4.0, lokal begrenzter Internetzugang in Messehallen oder das weite Feld der Car-to-X-Kommunikation“, zählt Paraskevopoulos auf. Einen Haken gibt es aber. Smartphones oder Notebooks müssen mit Fotodioden ausgerüstet werden, um das Netz aus der Lampe nutzen zu können. Den Forscher schreckt das nicht. „Die ersten Handys und Notebooks hatten auch keine Kameras, dafür brauchte es externe Geräte. Wenn sich das Potential der Visible Light Communication herumspricht, können künftig auch Fotodioden integriert werden“, ist er überzeugt.


Bildquelle: Fraunhofer HHI

 
 
 
 
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