Potenzial voll ausgenutzt: Gängige Glasfaserleitungen könnten weit mehr Daten übertragen als bisher, wie ein neuer Weltrekord demonstriert, bei dem eine Übertragungsrate von 402 Terabit pro Sekunde und eine Bandbreite 37,6 Terahertz erzielt wurde – so viel wie nie zuvor. Möglich wurde dies durch den kombinierten Einsatz neuer Verstärkertechnologien, durch die die optischen Signale das komplette Spektrum zwischen 1.281 und 1.650 Nanometern nutzen konnten – und damit alle verlustarmen Übertragungsbänder.
Ob Streaming, Finanztransaktionen oder die Videokonferenz: Weltweit geht fast nichts mehr ohne das Internet und digitale Datenübertragungen. Dafür durchzieht ein Netz von Glasfaserverbindungen und Unterseekabeln die Kontinente und Ozeane. In ihnen werden die Daten in infrarote Lasersignale umgewandelt und mittels Glasfaser verschickt. Dabei werden primär besonders verlustfreie, wenig durch Lichtstreuung und Absorption in den Fasern gestörte Frequenzen verwendet.
Um die verfügbare Bandbreite möglichst optimal auszunutzen, kommen spezielle Verstärker sowie Multiplexing-Technologien zum Einsatz, durch die die optischen Signale optimiert und auf spezielle Weise moduliert werden.
Alte Leitung, neue Verstärkertechniken
Einen neuen Weltrekord in der Glasfaser-Datenübertragung hat nun ein Forschungsteam um Benjamin Puttnam vom National Institute of Information and Communications Technology (NICT) in Japan erzielt. Dafür kombinierten sie mehrere existierende sowie neu entwickelte Verstärkertechniken, um die gesamte verlustarm verwendbare Bandbreite gängiger Glasfaserkabel für die Übertragung nutzen zu können – bisher lässt sich meist nur ein Teil dieser theoretischen Bandbreite nutzen.
„Wir haben die Übertragung von DWDM-Datenströmen so erweitert, dass sie alle Hauptübertragungsbänder im verlustarmen Fenster von Standard-Glasfasern abdecken“, erklären die Forscher. DWDM (Dense Wavelength Division Multiplexing) ist eine Technik, bei der getrennte Datenströme kombiniert, aber dennoch ohne Vermischung oder Störung gleichzeitig durch eine Faser gesendet werden können. „Unsere Technik ermöglicht mehr als 1.500 parallele Übertragungen innerhalb einer optischen Bandbreite von 274 Nanometern (37,6 Terahertz)“, so Puttnam und seine Kollegen.
1.505 Kanäle mit 402 Terabit pro Sekunde
Konkret kombinierte das Team sechs verschiedene Verstärkertechniken, um optische Signale in den O, E, S, C, L und U-Bändern der Glasfaserleitungen zu optimieren. Das 1.505 Kanäle übergreifende Datenpaket umfasste optische Signale im Infrarotbereich von 1.281 bis 1.650 Nanometer und wurde mit Hilfe spezieller Polarisations-Modulation zusätzlich komprimiert. Für den Übertragungstest nutzten die Forscher eine 50 Kilometer lange, gängige Glasfaserleitung.
Die Messung ergab: Die Übertragungsrate über 50 Kilometer erreichte im Mittel 402 Terabit pro Sekunde – ein neuer Weltrekord. Das durch die Optimierungen erreichte Tempo des Datentransfers liegt damit 25 Prozent höher als frühere Rekorde, wie Puttnam und sein Team berichten. Auch die dabei erreichte Bandbreite von 37,6 Terahertz ist ein neuer Rekord und übertrifft bisherigen Ansätze um rund 35 Prozent.
Mehr Kapazität für bestehende Glasfasernetze
„Dieses Resultat zeigt, wie neue Verstärker und spektrale Breitband-Optimierungstechnologien die Datenkapazität von bereits existierenden Glasfaserleitungen erhöhen können“, erklären die Forscher. „Die Nutzung von neuen Übertragungsfenstern in schon verlegten Glasfasern könnte eine gute Möglichkeit sein, um schon in naher Zukunft mehr Übertragungskapazitäten zu schaffen – ohne die hohen Kosten und den Zeitaufwand für das Verlegen neuer Leitungen.“
Angesichts des rasant ansteigenden Datenaufkommens und des immer höheren Bedarfs an möglichst breitbandiger Übertragungskapazität könnte dies helfen, Staus auf der Datenautobahn zu vermeiden. (Optical Fiber Communication (OFC) Conference 2024)
Quelle: National Institute of Information and Communications Technology (NICT)
