Siebenspurige Glasfaser ermöglicht Rekord-Bandbreiten

Neue Technologien machen Bandbreiten von 255 Terabits pro Sekunde möglich. Dieser Rekordwert soll schon in wenigen Jahren Standard werden. Zum Ende des Jahrzehnts sollen jede Sekunde sogar Datenmengen in der Größenordnung von Petabits durch die Kabel fließen - was einer Quadrillion Bits entspricht.

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Die moderne Gesellschaft versendet immer mehr Daten. Vor einigen Jahren reichten noch die sich alle vier Jahre verzehnfachenden Bandbreiten. Um heute allerdings mit der Weiterentwicklung des Internets mithalten zu können, sollen zum Ende des Jahrzehnts Bandbreiten in Höhe von Petabits/s möglich sein. Mit jetzt erreichten 255 Terabits/s ist das Ziel in greifbare Nähe gerückt.

Bisher transportieren die Langstreckenleitungen der Telekommunikationsbranche maximal vier bis acht Terabit/s. Umgerechnet entspricht das mehreren Billiarde Signalen – bestehend aus Einsen und Nullen – pro Sekunde. Die Forscherteams der Eindhoven University of Technology und der University of Central Florida ließen es sich allerdings nicht nehmen, gemeinsam unter der Leitung von Dr. Chigo Okonkwo einen neuen Rekord aufzustellen.

Das Forscherteam ist dem Ziel von Bandbreiten im Petabit-Bereich – also dem tausendfachen der bisherigen Technik – wesentlich näher. Dieses gilt es nämlich bis zum Ende dieses Jahrzehnts zu erreichen, um mit dem exponentiell wachsenden Informationshunger und den Forderungen der Europäischen Kommission Schritt halten zu können. Diese steigende Nachfrage resultiert unter anderem aus der immer größeren Beliebtheit von Streaming-Angeboten wie Netflix und Co.

Die für den Rekord verantwortlichen Forscher entwickelten eine neue Glasfaser, mit der noch nie erreichte Bandbreiten möglich werden. Mit der neuen Technologie lassen sich pro Faser mehr als 21 mal so viele Signale übertragen, wie bisher möglich. Insgesamt kommen sie auf 255 Tbit/s – das entspricht 5000 DVDs pro Sekunde oder dem aktuellen Gesamtaufkommen des Internets zu Spitzenzeiten. Eine Leitung dieser Art könnte alle bisherigen Kabel ersetzen, die zurzeit im Atlantik liegen.

In heutigen Glasfaserkabeln befinden sich tausende sogenannte Einzelkernfasern – eine Faser ist hier eine kleine Glas- oder Kunststoffröhre in etwa der Größe eines menschlichen Haars. Durch jede Röhre bewegt sich dann Licht und wird an beiden Enden von speziellen Geräten versandt bzw. empfangen. Es ist eine Art Tunnel, durch den kommuniziert wird, indem eine Glühbirne an- und ausgeschaltet wird.

Auch durch konventionelle Glasfasern lassen sich große Mengen an Daten schicken. Physikalisch bedingt ist die Datenrate jedoch auf größere Distanzen stark limitiert. Durch unterschiedliche Effekte treten hier Störungen auf, die durch eine Verstärkung des Signals wettgemacht werden müssen – zu Ungunsten der Bandbreite.

Der Durchbruch gelang allerdings mit Mehrkernfasern, also Fasern, in denen sich bereits mehrere einzelne Röhren befinden. Die Forscher schafften es sieben Kerne in eine Faser zu quetschen, ohne dass diese merklich größer geworden wäre. Laut phys.org führten sie auch zwei weitere Dimensionen für den Datentransport ein. So ließe sich die Entwicklung mit einer siebenspurigen Autobahn vergleichen, auf der je drei Autos übereinander fahren können. Eine normale Glasfaser hingegen sei mit einer Einbahnstraße vergleichbar.

Eine Entwickler-Gruppe von NTT aus Japan, hat zwar 2012 einen Datenstrom mit einem Petabit pro Sekunde über eine Strecke von 52,4 Kilometer geschickt. Das Glasfaserkabel bestand jedoch aus zwölf einzelnen Fasern. Über eine einzelne Faser kamen hier letztlich „nur“ 84,5 Terabit pro Sekunde.

In der Tat ist das allerdings noch lange nicht alles, was hinter derzeitiger Glasfasertechnik steckt. Gizmodo berichtet darüber hinaus auch von anderen Übertragungstechniken, die zurzeit im Rahmen von Glasfaserleitungen Verwendung finden. Zuerst verwende man Spatial-Multiplexing (SM). Hier werden einzeln kodierte Signale von mehreren kleinen Sendern parallel gesendet. So erreiche man 5,1 Tbit/s.

Darüber hinaus nutzen die Forscher auch das so genannte Dichte Wellenlängen-Multiplex (DWDM), bei dem mehrere Wellenlängen des Lichts zur Übertragung verwendet werden, die üblicherweise einen Abstand von 0,4nm bis 1,6nm haben. So werden über 50 unterschiedliche Wellenlängen-Signale genutzt, mit denen letztlich auf 255 Tbit/s erreicht werden.

Schon im August 2014 berichtete Gizmag von einem Rekord in der Technical University of Denmark (DTU). Die Forscher erreichten hier – auch mit Mehrkernfasern – eine respektable Bandbreite von 43 Tbit/s und schlugen damals den Rekord des Karlsruhe Institute of Technology, das seinerseits 32 Tbit/s auf einer Glasfaserleitung erreichte.

Die großen Vorteile der modernen Fasern liegen also auf der Hand. Konventionelle Glasfasertechnologie benötigt um annähernd so große Bandbreiten zu erreichen wesentlich mehr Strom. Außerdem sind die neuen Fasern genauso groß und lassen sich mit neuer Software hocheffizient betreiben. Die Innovation befindet sich also sowohl in der Hardware, als auch der Software.

Dennoch müssen sich die Verbraucher gedulden, bis die neue Technologie tatsächlich eingesetzt wird. Wie das meiste an hochmoderner Technik, sind nämlich auch die Glasfaserleitungen mit mehreren Kernen denkbar teuer. Und bis ein neues Kabel durch den atlantischen Ozean verlegt wurde, vergehen noch einige Jahre.

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