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Die kabellose Datenübertragung vom Router zu den Empfängern sollte unser Leben einfacher machen. Da WLAN aber schädlich für elektrosensible Menschen und insbesondere für Kinder wirkt, genießt die Technik bis heute einen schlechten Ruf. Der Visible Light Communication-Standard (VLC Standard) könnte ein Ausweg aus dieser Misere sein.
WLAN: Moderne Kommunikation oder Elektrosmog?
Um das zu erreichen, muss VLC bzw. LiFi die positiven Eigenschaften der Strahlen eines WLAN-Routers aufweisen und im Idealfall sogar übertreffen. Das ist komplizierter, als es zunächst klingt: Der inzwischen nicht mehr verwendete WLAN-Standard 802.11 aus dem Jahre 1997 nutzte noch drei Übertragungswege. So gab es zunächst das Frequenzsprungverfahren, das nun viele anstatt nur einer einzigen Signalquelle nutzte. Damit war der Nutzer nicht mehr örtlich gebunden und „sprang“ von einem Router zum nächsten.
Das System ist identisch mit der Mobilfunk-Strahlung und garantiert die fast lückenlose Abdeckung. Darüber hinaus kam die DSSS-Technik zum Einsatz, mit deren Hilfe einzelne Empfänger gezielt von der WLAN Router-Strahlung angesprochen wurden. Es diente in erster Linie dazu, Störsignale wie Bluetooth und Handys auszublenden. Die damals noch durchgeführte Signalübertragung per Infrarot sollte Elektrosmog minimieren, war letztlich aber zu störanfällig.
Moderne Router operieren daher inzwischen nur noch auf der Basis des Frequenzsprungverfahrens und sind dabei mit der LTE-Strahlung gleichgeschaltet, die von Mobilfunkanbietern verwendet wird. Damit wurde die Grundvoraussetzung für netzfähige Handys und das Internet der Dinge geschaffen.
Gesundheitsschädliche Auswirkungen der WLAN-Router-Strahlung
Doch bekanntlich ist nicht alles Gold, was strahlt. Diplom-Biologin Isabel Wilke wies hierauf im Januar 2018 in ihrem Fachbeitrag in der Zeitschrift Humanökologie, soziale Verantwortung und globales Überleben hin. Sie stellte eine Meta-Analyse zu über 100 Studien zusammen, die die durchschnittliche Frequenz der LTE-Strahlung (2,45 GHz) zum Inhalt hatten. Das bewegt sich innerhalb der gesetzlichen Grenzwerte und dennoch ist bereits diese Dosis von WLAN schädlich für die Gesundheit. Dokumentiert wurden
- negative Effekte auf die Konzentrationsfähigkeit
- Beeinträchtigungen der Hirnfunktionen
- DNA-Schäden und damit einhergehende Krebsgefahr
- Einwirkungen auf mikrobakterielle Organismen und die Zellstruktur
- Schädigungen an den Fortpflanzungsorganen, der Schilddrüse, dem Herzen und der Leber
Die Quintessenz ergibt sich somit fast von allein: Schulen und Krankenhäuser müssen WLAN-Strahlung abschirmen oder gänzlich vermeiden. Hochwertige Produkte zur Abschirmung finden sich bei Fachhändlern. Sie nutzen zumeist Edelmetalle, um dem Elektrosmog entgegenzuwirken und sprengen damit häufig das Budget staatlicher Einrichtungen. Die einzige Alternative wäre es, aufs Internet zu verzichten. Oder auf die VLC-Technik zurückzugreifen.
Neue Hoffnung: VLC
Die Grundidee wirkt jedenfalls überzeugend: Seit 2011 arbeitet eine internationale Forschergruppe an der stromlosen Router-Strahlung. Unter der Führung des Fraunhofer Heinrich-Hertz-Instituts (HHI) wurden inzwischen erstaunliche Fortschritte erzielt. Die VLC arbeitet mit herkömmlichen Leuchtdioden. Die Lämpchen werden mit einem Sender (Router) und einem Frequenzgeneratoren versehen, der die LED blitzschnell ein- und ausschaltet. Auf diese Art wird ein Binärcode erzeugt, der vom Empfänger wieder in elektrische Impulse umgewandelt wird.
Das VLC-System bedient sich damit in weiten Teilen der Lichtleiter-Technik, die seit den 1960ern vermehrt in der Nachrichtenübermittlung zum Einsatz kam. Auch dort wurden Lichtimpulse verwendet, um Daten und später auch elektrische Spannung zu transferieren. Um die Jahrtausendwende galt sie in vielerlei Hinsicht als Hoffnungsträger. So hoffte man hiermit, die Abhängigkeit von der Kupfergewinnung zu reduzieren und weniger Ressourcen zu benötigen. Die Stromerzeugung sollte insgesamt günstiger und vielleicht sogar zum kostenlosen Allgemeingut werden. Als praktischer Nebeneffekt wäre hierdurch auch der Elektrosmog reduziert worden.
Doch es kam anders: Die Lichtleiter-Technik war letztlich zu störanfällig und irritierenderweise sogar zu kostspielig. So stellte sich schließlich heraus, dass die Kunststoffisolation der Leiter teurer als das darin enthaltene Kupfer ist. Daher fristet sie bis heute ein Nischendasein und wird fast ausschließlich im Medizin-Sektor verwendet. Mit der VLC könnte sie nun aber womöglich doch noch ihren späten Durchbruch erzielen.
Leistungsstark, aber räumlich limitiert
Die Licht-Übertragung (engl. Light Fidelity oder einfach Li-Fi) punktet schließlich mit dem Datenvolumen von bis zu 800 MBit pro Sekunde. Damit stellt sie die herkömmliche Router-Strahlung (maximal 240 MBit) deutlich in den Schatten. Beim Tempo liegen sie auf einer Höhe und operieren jeweils mit Lichtgeschwindigkeit. Doch es ist natürlich leicht verständlich, was die VLC-Technik für Menschen, die unter Elektrosensibilität leiden, so verführerisch macht: Man muss keine WLAN-Strahlung abschirmen. Schon allein aus diesem Grunde verdient sie ihre Daseinsberechtigung. Sie bietet zudem Vorteile bei der Datensicherheit, da potenzielle Hacker den gesamten Datenstrang abfangen müssen, um ihn entschlüsseln zu können. Bei der normalen Router-Strahlung genügt schon ein Bruchteil davon. Weiterhin können Daten nicht von Außen abgefangen werden, da eine direkte Sichtverbindung nötig ist.
Die VLC weist andererseits allerdings einen Makel auf, der sie für viele Anwendungen untauglich macht. Das bezieht sich auf den Umstand, dass eine direkte Sichtverbindung zwischen Sender und Empfänger bestehen muss. Für globale Kommunikationstechniken wie Mobilfunk und GPS scheidet sie damit aus.
Licht-Trends
Was nicht bedeuten soll, dass Light-Fidelity nur als Spielzeug für Elektrotechnik-Studenten taugt. Innerhalb geschlossener Systeme bietet sie erhebliche Vorteile gegenüber der herkömmlichen Router-Strahlung. Dabei kann es kaum verwundern, dass das HHI seine Entwicklung federführend vorantreibt. So stattete das Institut 2015 seine eigenen Konferenzräume mit der Li-Fi-Technik aus und konzipierte Multimedia-Anwendungen für große Sportevents. Seit 2017 läuft ein Projekt am Stuttgarter Hegel-Gymnasium. Dort wurde die gesamte Digital-Technik eines Unterrichtsraumes mit Li-Fi realisiert, um direkte Vergleiche mit WLAN ziehen zu können.
Zur eigentlichen Zielgruppe gehören aber Industriebetriebe, die ihre innerbetriebliche Kommunikation zurzeit noch mittels Abschirmung vor unbefugtem Zugriff schützen müssen. Hierauf zielt das HHI-Projekt OWICELLS ab, bei dem ein mobiler Produktionsroboter mit VLC-Technik ausgestattet wurde.
Doch es sind auch abseits des Forschungssektors viele Betriebe auf den Licht-Trend aufmerksam geworden: Im Einzelhandel wird VLC in Deckenleuchten eingesetzt, um die Smartphones der Kunden anzusteuern. Sucht dieser ein bestimmtes Produkt, wird er über Lichtsensoren im Boden zielgerichtet dorthin geführt. So scheiden sich halt die Geister: Wo Orwell den Verstand verloren hätte, frohlockt der vernetzte Bürger. Das Start-up „Vertical Farming“ nutzt Li-Fi, um die Beleuchtungsbedürfnisse von Pflanzen und Tieren zu optimieren. Das soll letztlich den Vitamin-C-Gehalt, die Haltbarkeit und den Geschmack von landwirtschaftlichen Erzeugnissen verbessern. Dass vernetzte Beleuchtung auch im großen Maßstab vorteilhaft wirken kann, zeigt der britische Automobilzulieferer-Gigant Pilkington Automotive. Dessen 4,7 Quadratkilometer großes Hauptlager ist inzwischen mit 1.300 vernetzten Leuchten ausgestattet, die drohende Lieferengpässe anzeigen und Strom sparen, indem sie nur die Bereiche erhellen, in denen auch gearbeitet wird.
Das Licht am Ende des Tunnels
Das sind nur einige der vielen Anwendungsmöglichkeiten der Lichtübertragung. Innerhalb von Gebäudekomplexen kann sie fast jede Aufgabe übernehmen, die zurzeit durch WLAN-Verbindungen realisiert wird. In Zeiten steigenden Umweltbewusstseins gilt sie damit als zukunftsträchtig. Quasi als praktischer Nebeneffekt entfällt hierdurch zugleich die notwendige Abschirmung gegen Elektrosmog. Den großen Durchbruch in Wohngebäuden dürfte die VLC verzeichnen, wenn die Komponenten durch höhere Stückzahlen im Preis fallen. Dort kommen ihre Vorzüge in vollem Maße zur Geltung und werden zunächst in Eigenheimen, später in Miethäusern und schließlich in ganzen Siedlungen wirken. Ein Leben ohne jeglichen Elektrosmog wird es zwar auch damit nicht geben, da es für globale Kommunikationssysteme noch keine Alternativen ohne Strahlung gibt. Ein erster Schritt in diese Richtung wurde mit der VLC aber erzielt.
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Quellen:
https://www.hhi.fraunhofer.de/das-fraunhofer-hhi/ueber-uns/geschichte-des-hhi/90-jahre-hhi/schnell-schneller-vlc-mobiler-datenaustausch-durch-licht.html (HHI-Projekte)
https://www.emfdata.org/de/dokumentationen/detail&id=223 (Zusammenfassung der Wilke-Ausarbeitung; Volltext im PDF-Format kann per Link aufgerufen werden)
https://www.elektronikpraxis.vogel.de/beleuchtungs-trends-2020-leuchten-uebertragen-daten-und-leiten-menschen-a-892610/ (Anwendungs-Beispiele)
https://www.diagnose-funk.org/themen/mobilfunk-alternativen/visible-light-communication/vlc-daten-unterwegs-im-licht (technische Daten)