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18.09.2017 pte

Weltrekord mit Datenübertragung fast ohne Strom

Forscher der University of Washington (UW) haben Daten über eine Entfernung von 2,8 Kilometern nahezu ohne Energieeinsatz übertragen und damit einen Weltrekord aufgestellt.

© Dennis Wise, washington.edu

Interessant wäre diese Technik beispielsweise für die sportmedizinische Elektronik, also Geräte, die am Arm oder Bein getragen werden, um Daten wie Herzschlag oder Puls zu messen.

Drei-Komponenten-System
Klobige Batterien sind da eher hinderlich. Verwendet werden deshalb leichte Stromspender, deren Leistung aber so gering ist, dass die Geräte nicht mit anderen Systemen kommunizieren können, die weiter als ein paar Meter entfernt sind. Die UW-Forscher setzten ihr System in einem Bürogebäude mit 41 Räumen ein. Die Gesamtfläche lag bei fast 450 Quadratmetern. Die Kommunikation funktionierte und war auch mit jedem Punkt einer benachbarten 4.000 Quadratmeter großen Gemüsefarm möglich.

Das neue System besteht aus drei Komponenten: Einer Quelle, die Radiosignale erzeugt, einem -Sensor, der die Daten, die übertragen werden sollen, gewissermaßen per Huckepack auf die reflektierten oder rückgestreuten Radiowellen legt sowie einem Dekoder, der ankommende Daten entschlüsselt. Die Datenübermittlung mithilfe gestreuter Radiowellen erfordert erheblich weniger Energie als übliche Übertragungsarten. Für die Versorgung reichen winzige gedruckte Batterien.

Äußerst schwache Signale
Das Hauptproblem der Forscher war die Schwäche der Signale, die für den Empfänger schwer zu dekodieren waren, weil sie sich mit den nicht reflektierten Signalen überlagerten. "Es war wie der Versuch, ein Gespräch zu belauschen, das jenseits einer dicken Mauer geführt wird", sagt UW-Doktorand Mehrhad Hessar, der zum Team von Vamsi Talla gehört, welches das System entwickelt hat. Durch Nutzung mehrerer Frequenzen gelang das Dekodieren der äußerst schwachen Signale. "Es ist das erste Gerät, das jeder Elektronik Kommunikationsfähigkeit zu extrem niedrigen Kosten verleiht", so Talla.

Die Kosten des Datenübertragungschips liegen bei zehn bis 20 US-Cent. Deshalb können sie in Massen eingesetzt werden. Farmer etwa könnten ihre Ackerböden mit Feuchtesensoren bestücken, sodass die Daten auf dem Bauernhof ständig zur Verfügung stehen. Auch Temperatursensoren könnten so kommunikationsfähig werden. Die Daten sind wichtig für Maßnahmen zur Steigerung der Erträge. Auch Lärm-, Stickoxid-, Staubsensoren und andere Systeme zur Luftüberwachung in Städten könnten damit ausgerüstet werden. Die ständige Verfügbarkeit aller Daten aus einer Vielzahl von Messstationen würde es ermöglichen, beispielsweise den Verkehr umzuleiten, wenn die Belastung gerade zu hoch ist.

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