Nicht immer sind Glasfaserkabel die beste Option, wenn es darum geht, Daten zu übertragen. Gerade in Städten ist es oft nicht möglich, jede Basisstation des Mobilfunknetzes per Kabel anzubinden. Hier können Richtfunkstrecken abhelfen. Sie können mithilfe auf Dächern montierter Antennen Entfernungen von bis zu einem Kilometer überbrücken. So werden wichtige »Backhaul«-Verbindungen zwischen Mobilfunkzellen und den Knotenpunkten des Mobilfunknetzes geschaffen, ohne Straßenbaumaßnahmen vornehmen zu müssen.

Bisher sprachen die hohen Datenraten, die der Mobilfunkstandard 5G produziert und die perspektivisch im künftigen 6G-Standard noch weiter steigen werden, trotz allem für eine Glasfaser-Anbindung der Stationen ans Datennetz. Dem internationalen ThoR-Projekt ist es jetzt gelungen, eine bidirektionale Terahertz-Richtfunkstrecke zu entwickeln, die genau diese hohen Datenmengen übertragen kann. Genutzt wird dafür der Frequenzbereich oberhalb von 300 Gigahertz, da dieser genug Spektrum für große Datenraten bietet.

Schlüsseltechnologien vom Fraunhofer IAF

Als Schlüsseltechnologie für die Implementierung der ThoR-Richtfunkstrecke werden die extrem schnellen Transistoren des Fraunhofer IAF eingesetzt. In Zusammenarbeit mit der Universität Stuttgart wurden neuartige Hochfrequenzschaltungen in der mHEMT-Technologie des Fraunhofer IAF entwickelt und in kompakte THz-Front-End-Module aufgebaut. Integriert in die im Projekt ThoR entwickelte Backhaulstrecke, wird somit die Datenübertragung im THz-Frequenzbereich um 300 GHz ermöglicht.

Weltweit erste Funkverbindung seiner Art

Die ThoR-Backhaulstrecke bietet dabei als weltweit einzige Strecke dieser Art eine echte bidirektionale Datenanbindung und verknüpft das Informatikzentrum und das Okerhochhaus der TU Braunschweig über eine Entfernung von 160 Metern. Mit ihr können Datenraten von 2 x 20 Gbit/s netto bei einer Bandbreite von 2 x 8,64 GHz übertragen werden. Die entwickelte THz-Richtfunkstrecke ist über die Bandbreite so skalierbar, dass auch höhere Datenraten realisierbar sind. Professor Thomas Kürner, Leiter des europäischen Teil des Projekts: »Wir haben hier eine anwendungsnahe Komplettlösung realisiert, die bereits in naher Zukunft als Backhaulverbindung im Datennetz eingesetzt werden kann.« Darüber hinaus entspricht ihre Funktionsfähigkeit  als erste Backhaulverbindungen dieser Art dem IEEE 802.15.3-Standard. Der IEEE 802.15.3-Standard wurde bereits im Vorfeld des ThoR-Projekts unter wesentlicher Beteiligung der TU Braunschweig und einigen der japanischen Partner entwickelt.

Projekt ThoR

Am 29. und 30. Juni findet der Abschlussworkshop des ThoR-Projekts in hybrider Form statt. Zusätzlich zur Teilnahme in Präsenz in der Aula des Haus der Wissenschaft (Pockelstraße 11, 38106 Braunschweig), besteht die Möglichkeit online an der Veranstaltung teilzunehmen. Kernpunkt des Workshops ist die Demonstration der Backhaulstrecke mit Besichtigung der entwickelten THz-Hardware.

Das ThoR-Projekt wird von der EU durch das Forschungsrahmenprogramm Horizon 2020 (Grant Agreement 814523) und vom National Institute of Information and Communications Technology in Japan mit insgesamt drei Millionen Euro gefördert. Das Projekt startete am 1. Juli 2018 und endet am 30. Juni 2022.

Partner des Projekts: Technische Universität Braunschweig (EU-Koordinator, Deutschland), Waseda University (Japan-Koordinator, Japan), Chiba Institute of Technology (Japan), Gifu University (Japan), Universität Stuttgart (Deutschland), Fraunhofer-Institut für Angewandte Festkörperphysik IAF (Deutschland), University of Lille-CNRS IEMN&PhLAM Laboratories (Frankreich), HRCP R&D Partnership (Japan), Vivid Components Ltd. (Großbritannien), Siklu Communication Ltd. (Israel), NEC Corporation (Japan) und Deutsche Telekom (Deutschland/Tschechien).