Energieeffiziente, optische Berechnungen legen Grundstein für Terabit-Ethernet KIT-Forscher übertragen per Laser 26 Terabit pro Sekunde

Autor / Redakteur: Dirk Srocke / Dipl.-Ing. (FH) Andreas Donner

Mit ausschließlich kommerziell verfügbaren Komponenten haben Forscher des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) über eine Strecke von 50 Kilometern Übertragungsraten von 26 Terabit pro Sekunde erreicht. Die per Laser realisierte Übertragung beruht auf Berechnungen in optischen Elementen sowie Orthagonalem Frequenz-Division Multiplexing (OFDM).

Professor Jürg Leuthold überwacht die Signalpegel.
Professor Jürg Leuthold überwacht die Signalpegel.
( Foto: Gabi Zachmann )

Mehr Daten als je zuvor wollen Karlsruher Forscher jetzt über einen Laserstrahl transportiert haben. Das Team um Professor Jürg Leuthold hat pro Sekunde 26 Terabit kodiert, über eine Glasfaserstrecke von 50 Kilometern verschickt und wieder erfolgreich dekodiert.

Um die Informationsmenge von umgerechnet 700 DVDs pro Sekunde zu versenden, nutzten die Wissenschaftler ein selbst entwickeltes Verfahren zur Datendekodierung. Dabei müssen Bitraten zunächst durch optische Berechnungen reduziert werden. Elektronische Verarbeitungsprozesse sind erst für Datenraten deutlich unter 26 Terabit pro Sekunde anwendbar.

Die Wissenschaftler verwendeten bei der Datenkodierung das so genannte Orthogonale Frequenz-Division Multiplexing, ein bereits länger in der Mobilkommunikation genutztes Verfahren, das mathematische Routinen nutzt (Fast Fourier Transformation). Professor Leuthold erläutert: „Die Kunst bestand darin, das Verfahren nicht nur tausendmal, sondern für die Datenverarbeitung bei 26 Terabit pro Sekunde fast eine Million mal schneller zu machen.“ Bahnbrechende Idee hierbei sei die optische Umsetzung der mathematischen Routine gewesen.

Das Übertragungsverfahren sei dabei nicht nur schnell, sondern auch besonders engergieeffizient, betonen die Entwickler. Am Sender werden beispielsweise 100 Watt für Laser und Aufkodierung der Daten benötigt. Klassische Laser verbrauchen zwar nur zehn bis 20 Watt – für vergleichbare Transferraten müssten aber zirka 300 einzelne Laser betrieben werden. Für die optische Prozessierung veranschlagen die Forscher 1,75 Watt pro Kanal.

Für den Machbarkeitsbeweis haben die Forscher nach eigenen Angaben ausschließlich kommerzielle Komponenten eingesetzt. Man spreche zudem bereits mit Unternehmen, die an der Umsetzung von Terabit-Ethernet arbeiten.

Weitere Details über das Verfahren gibt es in der Zeitschrift „Nature Phonotonics“.

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