Freiraumübertragung

Freiraumübertragung bezeichnet die Übertragung von Signalen oder Energie durch freien Raum, also ohne physische Leitungen wie Kabel oder Fasern. Die Ausbreitung erfolgt durch die Atmosphäre oder im Weltraum und ist von Dämpfung, Streuung, Beugung und Reflektionen abhängig. Die Übertragung erfolgt typischerweise über elektromagnetische Wellen im Frequenzspektrum von Funkwellen bis hin zu Licht.

Häufige Träger sind Radiofrequenzen (RF/Mikrowellen) in Punkt-zu-Punkt-Verbindungen, Mobilfunk- und WLAN-Schnittstellen, sowie Freiraumoptische Kommunikation mit Licht (FSO). Bei FSO wird Licht, oft im sichtbaren oder nahen Infrarotbereich, durch Laser- oder LED-Licht über kurze bis mittlere Strecken übertragen. Die Qualität hängt stark von Sichtlinie (Line-of-Sight) ab; Dämpfung durch Wolken, Dampf, Staub hemmt die Übertragung.

Vorteile dieser Übertragungsform sind das Fehlen physischer Kabel, flexible Verlegung und potenziell hohe Bandbreiten. Anwendungen umfassen Gebäudeverbindungen, Campusnetze, Satellitenverbindungen sowie Notfallkommunikation und die ergänzende Nutzung zu verkabelten Netzen. Bei Freiraumoptischer Kommunikation können sehr hohe Datenraten erzielt werden, allerdings benötigen Systeme eine präzise Ausrichtung der Übertragungskomponenten.

Herausforderungen umfassen atmosphärische Störungen, Wetterabhängigkeit, begrenzte Reichweiten, Interferenz sowie Sicherheits- und regulatorische Aspekte. Regulatorisch spielen Frequenzzuweisungen durch ITU und ETSI eine Rolle; für RF-Kommunikation gelten häufig Lizenzpflichten und Grenzwerte für die elektromagnetische Strahlung. Aus technischer Sicht arbeiten Freiraumübertragungssysteme mit fortschrittlichen Modulations- und Antennentechniken wie MIMO und Beamforming, um Signalqualität und Reichweite zu optimieren.