Echtzeit statt Verzögerung

Ob beim mobilen Telefonieren, beim autonomen Fahren oder bei der Messung von Vitalwerten – eine schnelle Datenübertragung ist in der digitalisierten Welt von zentraler Bedeutung. Das Zwanzig20-Konsortium „fast“ will noch mehr als das.

Mann sitzt mit einer VR-Brille vor einem Bildschirm

Mit einem taktilen Griff und einer virtuellen Brille können Waren digital und ohne Muskelkraft bewegt werden. Die Verzögerung beträgt gerade mal 10 Millisekunden.

PRpetuum GmbH

Die weit über 100 Akteure von „fast“ eint eine Vision: Verzögerungen, die es bei der Übertragung großer Datenmengen heute noch gibt, sollen so reduziert werden, dass sie für den Nutzer kaum noch spürbar sind. Das deutschlandweite Konsortium unter Federführung der Technischen Universität Dresden ist einzigartig. „So etwas gibt es nicht mal im Silicon Valley und auch nicht in Asien“, sagt Frank Ellinger, Elektrotechnik-Professor an der TU Dresden und Koordinator des Projekts.

Seit dem Start von „fast“ vor zwei Jahren ist das Konsortium aus Forschungseinrichtungen und Unternehmen seinem Ziel schon näher gekommen. So konnte die Mobilfunk-Latenz in einer Simulation auf unter eine Millisekunde gesenkt werden. Selbst mit dem schnellsten deutschen LTE-Netz gibt es heute noch Verzögerungen von 30 Millisekunden. Demnächst wollen die Elektrotechniker mit Hilfe eines Demonstrators zeigen, dass ihre Ideen in die Praxis umsetzbar sind.

Autonom und schnell

Nahaufnahme eines Modell-Krans

Dieser kleine Modell-Kran steht für die Entwicklungen von „fast“ für die Industrie 4.0 zur Unterstützung echtzeitfähiger, vernetzter und flexibler Produktionsprozesse.

fast

Um Daten schneller zu bewegen, ist bei „fast“ ein Chip mit einer Frequenz von 200 Gigahertz entwickelt worden. Das heißt, er kann 100 mal schneller Daten übertragen als heute üblich. Dabei verbraucht er 75 Prozent weniger Energie als herkömmliche Chips.

Das spielt zum Beispiel für die verzögerungsfreie Kommunikation im Auto eine große Rolle. Immer mehr und bessere Assistenzsysteme bis hin zu völlig autonomem Fahren erfordern große Datenmengen, die möglichst rasch übertragen werden müssen. Eines der 25 Projektteams von „fast“ hat sich zum Ziel gesetzt, einen Chip zu entwickeln, der ein Gigabite Daten pro Sekunde überträgt. Stand der Technik sind gerade mal 100 Megabite. Die Wissenschaftler unterhalten eine enge Kooperation mit dem Volkswagenkonzern, der an einem solchen Chip sehr interessiert ist.

Super schnelle Datenwolken sorgen außerdem für eine hohe Zuverlässigkeit und Sicherheit beim autonomen Fahren. Die „fast“-Forscher haben eine so genannte mobile Edge Cloud entwickelt und getestet, die eine Latenz von nur einer Millisekunde hat. Damit könnten Autos schneller und effizienter fahren. Die Clouds lassen sich beispielsweise in WLAN-Routern installieren.

Musizieren und Trainieren

Musiker auf der Bühne und Musiker im Hintergrund auf einem Flatscreen musizieren gemeinsam.

Gemeinsam im Internet musizieren, obwohl man weit voneinander entfernt ist – dank der verzögerungsfreien Übertragungstechnologien von „fast“ ist das kein Problem.

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Selbst der Alltag von Musikern und Sportlern könnte sich durch latenzfreie Datenübertragungen grundlegend verändern. So entwickeln „fast“-Teams Technologien, die es ermöglichen, dass ganze Orchester via Internet zusammen spielen – mit minimaler Verzögerung versteht sich. Multisensorische Systeme, die Leistungssportler am Körper tragen, zeigen ihnen in Echtzeit ihren Vitalstatus und können sogar ein Elektromyogramm erstellen. Elektromyogramme messen die elektrische Spannung, die mit der Muskelkontraktion verbunden ist. Mit Kanusportlern und Skilangläufern in Magdeburg und Oberhof testen die „fast“-Forscher die von ihnen entwickelten Systeme bereits in der Praxis.

Hilfe in Echtzeit

Auch Menschen, die nicht mehr so fit sind, können Technologien von „fast“ unterstützen. Echtzeitfähige medizinische Assistenzsysteme ermöglichen unter anderem Ferndiagnosen und sogar Therapien per Bildschirm. Unwillkürliche Bewegungen, die zum Sturz führen, sind bei Parkinson-Patienten ein großes Problem. Durch verzögerungsfreie Sensoren, die in ihre Schuhe integriert sind, können sie jedoch vor einem Sturz bewahrt werden.

Die Entwicklungen von „fast“ sind von hoher Relevanz für die Praxis, davon zeugen enge Kooperationen mit Unternehmenspartnern, und sie finden international Beachtung. Beste Voraussetzungen also für den langfristigen Erfolg des Konsortiums.

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