Super-Wi-Fi Schnurlose Datenübertragung erfolgt über aktiven TV-Kanal

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Der UHF-Frequenzbereich böte zusätzliche Kanäle und hohe Reichweiten für WLAN-Netze. Doch dieser wird gerade in Städten oft von Fernsehsendern belegt. Forschern der Rice University ist es nun gelungen, Wi-Fi-Datenübertragung in UHF-Bänder zu integrieren, ohne dabei das TV-Signal zu stören.

Die Zahl an Geräten mit WiFi-Anbindung nimmt rapide zu: Nach einer Studie von Cisco stieg deren Anzahl allein im Verlauf des Jahres 2014 um etwa 500 Millionen auf weltweit 7,4 Milliarden an. Allein ein Viertel dieser Geräte seien demnach Smartphones, ein Markt, der auch weiterhin wächst. Das reizt den für die schnurlose Datenübertragung verfügbaren Frequenzbereich massiv aus.

Das UHF-Band (UHF, ultra high frequency), speziell im Bereich von 400 bis 700 MHz, bietet nach Ansicht von Forschern der Rice University hier eine ideale Gelegenheit, um den Bedarf nach einer besseren Abdeckung für mobile Datendienste zu decken. Seit 2011 betreibt die Universität in Houston bereits einen der ersten auch informell "Super Wi-Fi" genannten Hotspots in Houston. Der Name leitet sich aus den Vorteilen her, die der UHF gegenüber höheren Frequenzbereichen für die Wi-Fi-Übertragung bietet: Die Signale in diesem Frequenzbereich werden nicht so leicht durch Hindernisse wie Mauern oder Bäume blockiert.

Allerdings gibt es für die Nutzung von mobiler Datenübertragung im UHF-Bereich ein massives Problem: Gerade in Städten wird dieses Frequenzband meist noch zur Übertragung von Fernsehsignalen genutzt. In Deutschland werden beispielsweise DVB-T-Fernsehsender im UHF Band IV und V (Frequenzband 474–786 MHz) übertragen, je nach Region in unterschiedlicher Anzahl. Im Testgebiet Houston konnten die Rice-Forscher beobachten, dass in manchen Regionen der Stadt kein freier Kanal existierte, der nicht in irgendeiner Form durch einen Sender belegt ist.

"Aufgrund der Popularität von Kabel-, Satelliten- und Internet-Fernsehen ist der UHF-Bereich in den Vereinigten Staaten der am wenigsten aktiv ausgelastete Abschnitt des schnurlosen Spektrums," sagt Edward Knightly, ein Professor und Lehrstuhlinhaber für Computer- und Kommunikationstechnik der Rice University. "Das ist eine bittere Ironie, denn der Bedarf an mobilen Datendiensten wird in den nächsten fünf Jahren voraussichtlich um das zehnfache steigen, und dieser Frequenzbereich ist hervorragend für schnurlose Datenübertragung geeignet".

Knighly und der Doktorand Xu Zhang haben nun gezeigt, dass es möglich ist, Daten in diesem Frequenzbereich schnurlos zu übertragen, ohne dabei das Signal von TV-Sendern, die in diesen Bereichen übertragen, zu stören. Das WATCH genannte System ("Wi-Fi in Active TV Channels") arbeitet dabei mit bestehenden Sendern oder Fernsehempfängern, ohne dass zum Empfang eine zusätzliche Anpassung nötig wäre. WATCH überwacht, ob auf einem Kanal gerade Fernsehsendungen angesehen werden. Ist der Kanal gerade frei - also etwa kein Fernseher im Haushalt darauf eingestellt - speist das System schnurlose Datenübertragung in dem Bereich ein. Das Fernsehsignal wird dabei unterbunden, so dass es die Wi-Fi-Übertragung nicht beeinträchtigt.

WATCH soll zugleich sicherstellen, dass der Fernsehempfang nicht behindert wird, wenn ein Nutzer etwa einen bestimmten Kanal sehen möchte. Hierzu müsste ein Fernsehgerät an das System mitteilen, dass gerade auf einen bestimmten Kanal umgeschaltet wird. Die Forscher erreichten dies über eine "Smart Remote App", die den Fernseher umschaltet und gleichzeitig über WLAN eine entsprechende Meldung gibt. Sobald ein Fernseher einen TV-Signal über einen bestimmten UHF-Bereich empfängt, reagiert WATCH und verwendet für die Datenübertragung umgehend einen anderen Frequenzbereich, der gerade nicht fürs TV benötigt wird.

"Unsere Tests haben ergeben, dass über WATCH die sechsfache Menga an Daten übertragen werden können, als wenn im UHF-Bereich nur der generell verfügbare Leerraum genutzt werden würde", sagt Knightly. Beim Umschalten eines Fernsehsenders würde das TV-Signal nur wenige Sekundenbruchteile verspätet eintreffen, Fernsehnutzer würden davon nahezu nichts bemerken.

Nach Angaben der TV-Marktforschungsagentur Nielsen nutzen im vergangenen Jahr weniger als 10 Prozent der amerikanischen Haushalte TV-Angebote über Sender im UHF-Frequenzbereich. In Deutschland gibt es starke regionale Unterschiede, nach einer Schätzung der Landesmedienanstalten dürfte der Marktanteil von DVB-T, das den betreffenden Bereich nutzt, derzeit ebenfalls bei etwa 10 Prozent liegen, mit fallender Tendenz: 2012 waren es noch 12,5 Prozent. Angesichts der fallenden Fernsehnutzerzahlen in diesem Bereich ist die Überlegung, für den steigenden Wi-Fi-Bedarf in diesen UHF-Frequenzbereich auszuweichen, daher durchaus naheliegend.

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