Theoretische Grenze der Kommunikation über Glasfasern liegt bei 100 Terabit pro Sekunde

05.07.2001
Wissenschaftler der Bell Labs von Lucent Technologies haben die Informationsmenge berechnet, die sich über eine Glasfaserverbindung übertragen lässt: 100 Terabit pro Sekunde.

Damit wurde theoretisch bewiesen, dass diese Technologie als Basis für noch leistungsfähigere Kommunikationsnetze einsetzbar ist.

Die theoretische Übertragungsmenge von 100 Terabit pro Sekunde über Glasfaser entspricht etwa der Datenmenge, die für die gleichzeitige Übertragung von etwa 20 Milliarden einseitiger E-Mails erforderlich ist.

Die Nachfrage nach neuen Diensten, die einen schnellen Internet-Zugang benötigen, wächst kontinuierlich. Bandbreitenintensive Anwendungen wie Video-on-Demand erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Nach dem nun in den Bell Labs berechneten Übertragungsgrenzwert können Glasfasernetze die Nachfrage nach diesen und zukünftigen Diensten erfüllen.

"Da die Übertragungsnetze im nächsten Jahrzehnt die Kommunikation immer schneller, preiswerter und intelligenter machen müssen, konzentrieren sich die technologischen Umsetzungen noch stärker auf den Bereich der optischen Übertragungstechnik," so Rod Alferness, Senior Vice President der Bell-Labs-Forschungsabteilung für Glasfasernetze. "Mit der zunehmenden Nutzung von Glasfaserverbindungen in Kombination mit rein optischen Vermittlungen wie zum Beispiel dem WaveStar? Lambda-Router von Lucent können wir die Geschwindigkeit und Qualität von Stadt- und Weitverkehrs-Netzen weiter optimieren.

"Im kommerziellen Betrieb eingesetzte optische Systeme übertragen derzeit weniger als 2 Terabit pro Sekunde. Im Laborversuch werden bereits Übertragungsraten von 10 Terabit/s realisiert. Nach wie vor ist es jedoch schwierig, die über eine Glasfaserverbindung übertragbare Datenmenge theoretisch zu berechnen, da das Licht aufgrund der physikalischen Eigenschaften der Faser äußerst komplexen beeinträchtigenden Faktoren unterliegt. So ist beispielsweise die Lichtgeschwindigkeit in der Faser nicht konstant wie im freien Raum. Physiker bezeichnen diese Eigenschaften der Glasfaser als "Nichtlinearität". Diese Nichtlinearitätseffekte sind zum Teil dafür verantwortlich, dass ein über die Glasfaser übertragenes Signal auch Rauschanteile entwickelt und damit die Übertragungsqualität verringert.

Bei der Berechnung des Übertragungsgrenzwertes haben die Bell Labs-Wissenschaftler die Aufgabe etwas vereinfacht, indem sie sich einer Analogie aus der Quantenphysik bedienten und diese mit bestimmten Konzepten der Informationstechnologie kombinierten. Dazu untersuchten sie ein Telekommunikationssystem, das mit der Wellenmultiplex-Technik (Wavelength-Division- Multiplexing) arbeitet, bei der Lichtwellen unterschiedlicher Frequenzen gleichzeitig über eine Faser übertragen werden. Dann schätzten sie die Datenmenge, die zwischen Sender und Empfänger übertragen werden kann.

Sie fanden heraus, dass ein Signal vom Systemrauschen überlagert wird, wenn es mit einer zu geringen Sendeleistung auf den Weg geschickt wird. Andererseits führen Signale mit zu hoher Sendeleistung zu Interferenzen mit anderen Signalen. Auf Basis der Wellenlängen und Parameterwerte, wie sie für Kommunikationsnetze typisch sind, konnten die Wissenschaftler dann ermitteln, dass es theoretisch - und ohne übermäßige Interferenzen oder Rauschanteile - möglich sein müsse, eine Datenmenge von 100 Terabit pro Sekunde zu übertragen.


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