KIT: Neuer Weltrekord in der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung

Bisher höchste Bitrate auf einem Laser erlaubt Übertragung von 700 DVDs in nur einer Sekunde

[Auf dem Campus, 23.05.2011] Vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) wird ein beachtlicher Erfolg bei der Datenübertragung gemeldet.
Demnach sei es KIT-Wissenschaftlern gelungen, Daten im Umfang von 26 Terabit pro Sekunde auf einen einzigen Laserstrahl zu kodieren, 50 Kilometer weit zu übertragen und dann erfolgreich wieder zu dekodieren – dies sei die größte je auf einem Laserstrahl transportierte Datenmenge:
Das am KIT entwickelte Verfahren ermögliche es, den Inhalt von 700 DVDs in nur einer Sekunde zu übertragen. Die renommierte Zeitschrift „Nature Photonics“ berichtet in seiner neuesten Ausgabe über diesen Erfolg.

Foto: Gabi Zachmann

Foto: Gabi Zachmann

Das Team (v.r.n.l.): Prof. Jürg Leuthold, René Schmogrow, David Hillerkuß, Prof. Wolfgang Freude und Prof. Christian Koos

Das Wissenschaftler-Team um Prof. Jürg Leuthold schlägt mit diesem Experiment seinen eigenen Rekord in der Hochgeschwindigkeits-Datenübertragung aus dem Jahr 2010, in dem es bereits die magische Grenze von 10 Terabit pro Sekunde, also eine Datenrate von 10.000 Milliarden Bit pro Sekunde, durchbrechen konnte.
Für die Rekord-Datenkodierung wird das sogenannte „Orthogonale Frequenz-Division Multiplexing (OFDM)“ verwendet – das Verfahren wird seit Jahren in der Mobilkommunikation erfolgreich eingesetzt und greift auf mathematische Routinen (Fast Fourier Transformation) zurück. Die Kunst habe darin bestanden, das Verfahren nicht nur tausendmal, sondern für die Datenverarbeitung bei 26 Terabit pro Sekunde fast eine Million mal schneller zu machen, so Prof. Leuthold, der die Institute für Photonik und Quantenelektronik sowie Mikrostrukturtechnik am KIT leitet.
Die bahnbrechnende Idee sei letztendlich die optische Umsetzung der mathematischen Routine gewesen. Dabei habe sich gezeigt, dass das Rechnen im optischen Bereich nicht nur außerordentlich schnell, sondern auch sehr energieeffizient sei, da Energie nur für den Laser und wenige Prozessschritte benötigt wird.

Foto: Gabi Zachmann

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Prof. Leuthold bei der Überwachung der Signalpegel

Ihr Ergebnis führe vor Augen, dass selbst bei extrem hohen Datenraten noch keine physikalischen Grenzen überschritten würden, sagt Leuthold mit Blick auf das stetig wachsende Datenaufkommen im Internet. Die Übertragung von 26 Terabit pro Sekunde zeige, dass selbst hohe Datengeschwindigkeiten heute handhabbar seien – und das bei sparsamem Umgang mit der wertvollen Ressource Energie. Datenraten von 26 Terabit pro Sekunde hätten noch bis vor wenigen Jahren selbst für Systeme mit vielen Lasern als utopisch gegolten – man habe auch noch gar keine Anwendungen dafür gehabt. Laut Prof. Leuthold hätte man mit 26 Terabit pro Sekunde bis zu 400 Millionen Telefongespräche gleichzeitig übertragen können. Heute jedoch dominierten Videoübertragungen das Internet und verlangten extrem hohe Bitraten; der Bedarf wachse ständig.
In den Kommunikationsnetzen werden heute bereits erste Strecken mit Kanaldatenraten von 100 Gigabit pro Sekunde (entspricht 0,1 Terabit pro Sekunde) in Betrieb genommen. Die Forschung konzentriert sich nun darauf, Systeme für Übertragungsstrecken mit 400 Gbit/s bis zu 1 Tbit/s zu entwickeln. Die Karlsruher Erfindung greift somit der laufenden
Entwicklung vor.

Weitere Informationen zum Thema:

nature photonics
26 Tbit s?1 line-rate super-channel transmission utilizing all-optical fast Fourier transform processing / doi:10.1038/nphoton.2011.74

KIT, 23.05.2011
Weltrekord in ultraschneller Datenübertragung / Transport von 700 DVDs in nur einer Sekunde – Höchste Bitrate auf einem Laser

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