Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik
Das Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI, auch in der Kurzbezeichnung Fraunhofer HHI genannt, ist eine Einrichtung der Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e. V. (FhG) und hat seinen Sitz in Berlin. Die Aktivitäten des Instituts sind der angewandten Forschung und Entwicklung in den Fächern Physik, Elektrotechnik und Informatik zuzuordnen.
| Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI | |
|---|---|
 Hauptgebäude FHHI 2020 | |
| Kategorie: | Forschungseinrichtung |
| Träger: | Fraunhofer-Gesellschaft |
| Bestehen: | seit 23. Februar 1928 |
| Rechtsform des Trägers: | Eingetragener Verein |
| Sitz des Trägers: | München |
| Standort der Einrichtung: | Berlin-Charlottenburg |
| Außenstellen: | Goslar |
| Art der Forschung: | Angewandte Forschung |
| Fachgebiete: | Informations- und Kommunikationstechnologie |
| Grundfinanzierung: | 26,7 % |
| Leitung: | Martin Schell und Thomas Wiegand |
| Mitarbeiter: | 570 |
| Homepage: | www.hhi.fraunhofer.de |
Kompetenzen
Das Institut ist weltweit führend in der Entwicklung von mobilen und festen Breitband-Kommunikationsnetzen und Multimedia-Systemen. Schwerpunkte der freien sowie der Auftragsforschung des Fraunhofer HHI sind photonische Komponenten und Systeme, faseroptische Sensorsystemen sowie Bildsignalverarbeitung und -übertragung. Daneben werden zukünftige Anwendungen für Breitband-Netze entwickelt – Forschungsschwerpunkte sind hier 3D-Displays, UHD-Panorama-Videoproduktion, Mensch-Maschine-Interaktion durch Gestensteuerung, optische Satellitenkommunikation sowie Datenübertragungstechnologien wie etwa Visible Light Communications.
Dabei arbeiten die Wissenschaftler des Instituts mit nationalen und internationalen Partnern aus Forschung und Industrie zusammen. Forscher des Instituts waren und sind beispielsweise beteiligt an der Entwicklung der Videokompressionsstandards H.264 AVC und dem Nachfolger H.265 HEVC in der Moving Picture Experts Group (MPEG) sowie der Video Coding Experts Group (VCEG). Die Arbeiten an den verschiedenen Videokompressionsstandards wurden mehrfach mit dem Technology and Engineering Emmy ausgezeichnet.[1][2][3]
Forschung
Die Forschungs- und Entwicklungsarbeit des Fraunhofer HHI findet in sechs Fachabteilungen statt.[4]
Der Forschungsschwerpunkt der Abteilung Photonische Netze und Systeme sind leistungsfähige optische Übertragungssysteme für den Einsatz in In-house-, Zugangs-, Metro-, Weitverkehrs- und Satellitenkommunikationsnetzen. Im Fokus stehen die Erhöhung der Kapazität sowie die Verbesserung der Sicherheit und der Energieeffizienz.
Die Abteilung Photonische Komponenten entwickelt optoelektronische Halbleiterbauteile sowie integriert-optische Schaltkreise zur Datenübertragung. Außerdem im Fokus: Infrarotsensorik, Terahertz-Spektroskopie und Hochleistungs-Halbleiterlaser für industrielle und medizinische Anwendungen.
Die Erforschung neuartiger photonischer Sensoren für Mess- und Regelsysteme zur Gefahrenfrüherkennung, im Energie-Management, der Robotik und der Medizintechnik liegt im Fokus der Abteilung Faseroptische Sensorsysteme (Außenstelle Goslar). Die Sensoren zeichnen sich durch extreme Miniaturisierung, hohe Netzwerk- und Kommunikationsfähigkeit sowie hohe Energieeffizienz aus.
In der Abteilung Drahtlose Kommunikation und Netze bildet die funkgestützte Datenübertragung den Forschungsschwerpunkt. Dort werden Beiträge zur Theorie und technischen Machbarkeit von Funksystemen erarbeitet und Hardware-Prototypen entwickelt. Ergänzt wird dies durch wissenschaftliche Studien, Simulationen und Bewertungen auf Link- und Systemebene.
Die Abteilung Videokodierung und Maschinelles Lernen forscht an der effizienten Kodierung, dem Transport, der Verarbeitung und der Analyse von Videosignalen sowie dem Maschinellen Lernen.
Der Fokus der Abteilung Computer Vision und Visualisierung liegt auf 2D-/3D-Analyse- und Syntheseverfahren, dem Bereich Computer Vision sowie innovativen Kamera-, Sensor-, Display- und Projektionsaufbauten. Die Abteilung forscht für die gesamte Videoverarbeitungskette von der Erstellung der Inhalte bis hin zur Wiedergabe.
Infrastruktur
2018 betrug der Gesamthaushalt des Instituts 56,9 Millionen Euro. Die Drittmittelquote lag bei 73,3 Prozent. 40,2 Prozent des Haushalts kamen aus Wirtschaftserträgen, 19,5 Prozent aus der Vertragsforschung für Bund und Länder sowie 13,7 Prozent aus Mitteln der Europäischen Union. 2018 arbeiteten rund 339 Mitarbeiter/innen und 236 Studierende am Institut.
Geschichte
Gründung
Die Gründungsphase des Heinrich-Hertz-Instituts begann am 1. August 1927 mit der Absichtserklärung der Studiengesellschaft für Schwingungsforschung, ein Institut für die Erforschung elektrischer und akustischer Schwingungen an der Technischen Hochschule Berlin zu gründen. Mitglieder dieser Gesellschaft waren die Deutsche Reichspost, das Preußische Ministerium für Wissenschaft, Kunst und Volksbildung, die Reichs-Rundfunk-Gesellschaft, die Technische Hochschule zu Berlin, Großfirmen der Elektroindustrie sowie der Verband Deutscher Elektrotechniker.[5]
Am 23. Februar 1928 wurde das Heinrich-Hertz-Institut für Schwingungsforschung gegründet. Die Eröffnung erfolgte 1930 in Berlin-Charlottenburg, Franklinstraße 1, mit den 4 Abteilungen Hochfrequenztechnik, Fernsprechtechnik und Telegraphentechnik, und Akustik und Mechanik. Forschungspunkte waren unter anderem Rundfunk- und Fernsehtechnik, Raumakustik und elektronische Musik. 1936 erfolgte die Umorganisation des Instituts im Rahmen der nationalsozialistischen „Säuberung“ im Sinne des Dritten Reiches. Im Zuge dessen wurde der Name Heinrich Hertz aus der Institutsbezeichnung getilgt.
Nachkriegszeit
Nach der völligen Zerstörung des Institutsgebäudes 1945 erfolgte im gleichen Jahr die Neugründung des Heinrich-Hertz-Instituts für Schwingungsforschung, mit der alten Abteilungsstruktur, durch Gustav Leithäuser. Mitte 1950, durch Währungsreform und Berlinblockade, entstand eine Zweiteilung des Instituts in einen Ostteil (Berlin-Adlershof) und einen Westteil (Berlin-Charlottenburg, Jebensstraße 1). Im Jahr 1968 konnte das Institut den Neubau am Berliner Einsteinufer 37 beziehen.
Institut mit Landes- und Bundesbeteiligung
1975 erfolgte die Umbenennung des Instituts in Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik Berlin GmbH mit dem Land Berlin und dem Bund als Gesellschafter. Es erfolgte eine Neuausrichtung des Forschungsprofils am HHI durch Horst Ohnsorge. Im Anschluss daran wurden aktuelle Probleme der modernen Nachrichtentechnik systematische bearbeitet. Darunter die Vision eines universellen, breitbandigen Nachrichtennetzes auf Glasfaserbasis. In dieser Phase gab es fünf Fachabteilungen: Allgemeine Grundlagen; Systemstrukturen; Bild und Ton; Vermittlung und Übertragung; Planung. In den 1980er Jahren erfolgte eine Stärkung der optischen Nachrichtentechnik als Schlüsseltechnologie am HHI. Abermals vollzog man eine Umstrukturierung des Instituts mit der Bildung von zwei Bereichen: Nachrichtensysteme (NA) mit den Abteilungen Vermittlung und Übertragung; Signalaufbereitung und Endeinrichtungen, Wirtschafts- und Sozialwissenschaftliche Begleitforschung, Anthropotechnik und den Bereich Integrierte Optik.
In den 1990er Jahren lagen die Forschungsschwerpunkte in den Bereichen: Photonik-Netze; Elektronische Bildtechnik für Multimedia; Mobile Breitbandsysteme; Integrierte Optik.
Übergang in die Fraunhofer-Gesellschaft
Im Jahr 2003 ging das Institut in die Fraunhofer-Gesellschaft über und erhielt den heutigen Namen Fraunhofer-Institut für Nachrichtentechnik, Heinrich-Hertz-Institut, HHI. Seit Jahrzehnten arbeitet das Institut eng mit der benachbarten TU Berlin zusammen.
Im Jahr 2006 gelang die Entwicklung eines Datenübertragungssystems mit einer bis dahin nicht erreichten Datenübertragungsrate von 2560 Gb/s, das heißt, die Übertragung einer Datenmenge, die dem Inhalt von über 60 DVDs entspricht, dauert eine Sekunde. Außerdem wurde in der Videokompression ein Durchbruch erzielt, der es ermöglicht, Spielfilme im hoch aufgelösten HDTV-Format mit 2 Millionen Pixeln je Bild auf DVDs zu speichern.
Am 10. November 2016 errichteten Wissenschaftler des Fraunhofer HHI eine bidirektionale 1,7 Tbit/s schnelle optische Übertragungsstrecke über die Luft. Die augensichere optische Freistrahlübertragung wurde über eine Distanz von 380 Metern gesendet. Das System ist augensicher, da die optische Sendeleistung der Antenne weniger als 10 mW beträgt. Die Signale bestanden in beiden Richtungen aus 40 Wellenlängenkanälen mit einer Datenrate von jeweils 43 Gbit/s.[6]
Liste der Direktoren
- Karl Willy Wagner, Gründungsdirektor (1927–1936)
- Willi Willing (kommissarisch Febr. 1936–März 1937)
- Heinrich Fassbender (1937–1945)
- Gustav Engelbert Leithäuser (1945–1953)
- Friedrich-Wilhelm Gundlach (1957–1972)
- Horst Ohnsorge (1975–1980)
- Wolfgang Grunow (1980–1982)
- Clemens Baack (1982–2002)
- Joachim Hesse (kommissarisch mit Hartmut Mrowka 2002–2004)
- Hans-Joachim Grallert (2004–2013) und Holger Boche (2004–2010)
- Martin Schell (seit 2014) und Thomas Wiegand (seit 2014)
Kooperationen
Kooperationsplattformen
Das Fraunhofer HHI betreibt das TiMe Lab (Tomorrow‘s immersive Media Experience Laboratory). Der Aufbau im 2009 eröffneten Showroom in Berlin integriert Kompetenzen im Bereich der 180-Grad-Videoprojektion, der räumlichen Audiowiedergabe und der Echtzeitübertragung von Panoramaaufnahmen. In seiner Ausführung ist das TiME Lab bisher einmalig. Es besitzt eine Raumgröße von ca. 60 Quadratmetern, eine 3,35 Meter hohe und 12 Meter lange gekrümmte Leinwand, 14 HD-Projektoren und einen Ring aus 120 Lautsprechern auf Ohrenebene, 15 Deckenlautsprecher und 4 Subwoofer. Neben der anfänglichen Anwendung als Forschungs- und Kooperationsplattform im medialen Bereich wird das TiME Lab inzwischen auch für industrielle Anwendungen eingesetzt. Etabliert hat sich der Einsatz als Plattform für die realitätsnahe audiovisuelle Präsentation von Stadtplanungskonzepten, Infrastruktur- und Lärmschutzmaßnahmen.
Das 3IT (Innovation Center for Immersive Imaging Technologies) ist ein Innovationszentrum des Fraunhofer HHI mit Schwerpunkt auf den Technologien 3D, VR/AR/XR, Volumetrisches Video, UHD und HDR. Mit seinen 600 m² dient es als virtuelles Netzwerk, Ausstellungsbereich und Veranstaltungsort. Es wird genutzt, um neue Produkte und Systeme für den industriellen und medizinischen Bereich sowie für den Kultur- und Unterhaltungssektor zu entwickeln, zu testen und unterschiedlichen Zielgruppen zu präsentieren.
Seit 2016 dient das CINIQ Center als Heimstätte des Smart Data Forums und bietet damit auf einer Fläche von 500 m² einen Demonstrations- und Erlebnisraum für Smart Data-Lösungen und einen Ort für Vernetzung auf europäischer und internationaler Ebene, gefördert vom BMWi. Das Smart Data Forum thematisiert Smart Data im Spannungsfeld zwischen vielversprechenden neuen Anwendungen, ungelösten technologischen Herausforderungen und offenen gesellschaftlichen Fragen. Ebenfalls beheimatet das CINIQ seit Anfang des Jahres 2018 den Erlebnisraum des Mittelstand 4.0 Kompetenzzentrums _Gemeinsam Digital.
5G e. V.
Das Innovationscluster 5G BERLIN e. V. ist eine Partnerschaft aus Forschung und Wirtschaft zur Förderung von Innovationen rund um die Technologie 5G, dem Kommunikationsnetz der nächsten Generation. Zielsetzung des Innovationsclusters 5G BERLIN e. V. ist sowohl der Test bzw. die Erprobung der 5G-Technologien unter realen Bedingungen als auch die Förderung vielfältiger, innovativer 5G-Anwendungen. Die Vernetzung von Mitgliedern und Kunden findet im Rahmen des 5G-Center statt. Insbesondere soll die Vernetzung der klassischen Telekommunikationsindustrie mit neuen 5G-Stakeholdern gefördert und eine Anbindung an die Berliner Start-Up-Szene, die ein wesentlicher Treiber der lokalen Wirtschaft ist, geschaffen werden.
Kooperationen mit Forschungseinrichtungen
Mitarbeiter des Fraunhofer HHI haben Lehrstühle an folgenden Universitäten inne:
- Technische Universität Berlin (Medientechnik, Optische und Optoelektrische Integration, Netzwerk-Informationstheorie, Photonische Kommunikationsnetzwerke)
- Freie Universität Berlin (Bildsignalverarbeitung)
- Technische Universität Clausthal (Angewandte Photonik)
- Humboldt-Universität zu Berlin (Visual Computing)
- Universität Potsdam (Architekturen eingebetteter Systeme für die Signalverarbeitung)
Das Fraunhofer HHI ist Mitglied folgender Fraunhofer-interner Verbünde und Allianzen
- Fraunhofer-Verbund Informations- und Kommunikationstechnik (IuK)
- Fraunhofer-Verbund Mikroelektronik (VµE)
- Fraunhofer-Innovationscluster Next Generation ID
- Fraunhofer-Innovationscluster Life Cycle Engineering für Turbomaschinen
- Fraunhofer-Allianz Ambient Assisted Living (AAL)
- Fraunhofer-Allianz Batterien
- Fraunhofer-Allianz Big Data und Künstliche Intelligenz
- Fraunhofer-Allianz Digital Media
- Fraunhofer-Allianz Space
- Fraunhofer-Allianz Bildverarbeitung
- Fraunhofer-Allianz Vision
Auszeichnungen
Forschende und Mitarbeitende des Fraunhofer HHI wurden bisher mit zahlreichen Auszeichnungen[7] geehrt, darunter auch vier Emmy Awards, einen Förderpreis-ARD/ZDF, den AMA Innovationspreis und den AIS Distinguished Leadership Award.
Weblinks
Einzelnachweise
- Emmy für MPEG-2 Transportstrom Standard – Artikel bei hhi.fraunhofer.de, vom 17. Januar 2014.
- Das Institute of Electrical and Electronics Engineers (IEEE) ehrt Dr. Detlev Marpe – Artikel bei hhi.fraunhofer.de, vom 16. Januar 2015.
- Auszeichnungen für Wissenschaftler des Fraunhofer HHI – Artikel bei hhi.fraunhofer.de, vom 15. Juli 2015.
- Übersicht der Forschungsabteilungen des Instituts Artikel bei hhi.fraunhofer.de, vom 31. Januar 2017.
- Historie des Heinrich-Hertz-Instituts – Artikel bei www.freunde.hhi.de, vom 31. Januar 2017.
- 2x1,7 Terabit pro Sekunde augensichere optische Freistrahlübertragung über 380 Meter am Fraunhofer HHI demonstriert – Artikel bei hhi.fraunhofer.de, vom 2. Februar 2017.
- Auszeichnungen – Fraunhofer HHI. Abgerufen am 6. Januar 2020.