Sensordaten unter diffizilen Bedingungen auslesen, störsichere Kommunikation und stabile Verständigung im Katastrophenfall – das sind Themen, mit denen sich der Kommunikationstechnik-Experte beschäftigt.
Bei der Flutkatastrophe im Ahrtal vor knapp zwei Jahren hatte das Problem verheerende Folgen: Weil tagelang das Handynetz ausfiel, konnten Menschen nicht rechtzeitig gewarnt, Vermisste zunächst nicht gefunden und Hilfe nur schwer organisiert werden. Gerade im Katastrophenfall ist sichere Kommunikation das A und O. An diesem Punkt setzt das Forschungsprojekt „RIS4NGWB“ an, das vom Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) gefördert wird. Prof. Niels Neumann bearbeitet es mit dem Fraunhofer-Institut für Integrierte Schaltungen IIS und der Universität Erlangen-Nürnberg. Seit rund einem Jahr hat der Wissenschaftler an der TU Clausthal die Professur „Kommunikationstechnik für das industrielle Internet der Dinge“ inne.
Ausfallsichere Kommunikation dank intelligenter Oberflächen
Wenn Schlammlawinen, Hochwasser oder andere Störfaktoren die Kommunikationsinfrastruktur beeinträchtigen und vielleicht sogar wegspülen, bedarf es zusätzlicher Pfade, die in solchen Momenten den Datenfluss sicherstellen, erläutert der Clausthaler Forscher. So könnten rekonfigurierbare, intelligente Oberflächen die drahtlose Signalübertragung ausfallsicherer machen. Diese Oberflächen würden an sicheren Orten angebracht, beispielsweise in Plakatwänden an stabilen Häusern. Im Normalfall inaktiv und weitgehend unsichtbar, könnten sie im Unglücksfall die Kommunikation garantieren. Damit besäße das Netz eine viel größere Resilienz.
Störanfälligkeiten zu reduzieren, ist auch Ziel des Forschungsprojektes „Sikora – sicheren Kommunikationsräume“, das ebenfalls vom BSI finanziert wird. Wo hohe Sicherheitsanforderungen gelten, etwa im Krankenhaus oder in abhörsicheren Räumen, ist die Anbindung eingesetzter Endgeräte ein kritischer Punkt. Eine drahtlose Anbindung über WLAN, Bluetooth, LTE oder 5G stellt hier grundsätzlich ein Risiko dar. Denn Funksignale können durch physikalische Barrieren behindert, aktiv gestört oder die so übermittelte Kommunikation abgehört werden. „Die Sicherheit der Übertragung spielt in diesem Umfeld eine wichtige Rolle, da viele der Anwendungen einen Einfluss auf das menschliche Leben haben“, sagt Prof. Neumann. Die Lösung könnte eine störunanfällige, lichtbasierte Kommunikation sein, so der Wissenschaftler, der diesen Ansatz zusammen mit der aeroLiFi GmbH verfolgt.
Nachweis von Lebensmittelallergenen in wenigen Minuten
Ein ganz anderer Bereich sind allergische Reaktionen auf Lebensmittel. Rund 26 Millionen Europäer und 32 Millionen Amerikaner sind davon betroffen. Für viele von ihnen ist ein Restaurantbesuch ein Tabu, weil sie nie genau wissen, was sich auf dem Teller befindet. Bestehende Methoden zum Nachweis von Allergenen sind langsam, umständlich und kostspielig. Daher wäre die Entwicklung eines schnelleren, geeigneteren Nachweises nicht nur neu, sondern für manche auch lebensrettend. Der Schlüssel dazu könnte die Kombination von Lösungen aus der Kommunikationstechnik und Biosensoren sein. Die Auswertung der Sensorwerte kann dabei das Handy übernehmen. Das EU-geförderte Forschungsvorhaben RESAS, das Dr. Ivan Torres am Lehrstuhl von Prof. Neumann bearbeitet, hat die Herstellung eines tragbaren Gerätes zum Ziel, das innerhalb von Minuten zuverlässig Lebensmittelallergene nachweisen kann.
An der TU Clausthal gibt es bei den Themen der Circular Economy noch viele weitere Fragestellungen, wo solche maßgeschneiderten Technologien für Sensordatenübertragung zum Tragen kommen können: zum Beispiel kilometerweit in die Tiefe für Geothermie oder bei hohen Temperaturen und Drücken in der Batterie- und Wasserstoffforschung. Der junge Forscher ist in vielen Bereichen gefragt – meist als Experte für „erschwerte Bedingungen“.
