In Windeseile

Bis vor einigen Jahren dominierten im Internet recht überschaubare Datenraten, doch inzwischen hat sich das geändert. Künftige hochauflösende 3D-Videos oder Virtual-Reality-Anwendungen erfordern Datenraten im Terabit-Bereich. Derzeit haben die Netzbetreiber aber gerade einmal die ersten kommerziellen Strecken aufgebaut, die pro Kanal – also pro Laserstrahl – Datenraten von 100 Gigabit pro Sekunde erreichen. Der entscheidende Schritt zu einer schnelleren, effizienten Datenübertragung liegt in der rein optischen Signalverarbeitung, da elektrische Schaltungen dem erforderlichen Tempo aufgrund der begrenzten Ladungsträgermobilität nicht mehr gewachsen sind. Wissenschaftlern vom Karlsruher Institut für Technologie (KIT) ist es mit Partnern aus Forschung und Industrie gelungen, 26 Tbit/s auf einen einzigen Laserstrahl zu kodieren und zu übertragen. Damit verbessern sie ihren Rekord aus dem Vorjahr fast um den Faktor 2,5.

Die Projektbeteiligten nutzen das sog. Orthogonal Frequency-Division Multiplexing (OFDM) für die Datenübertragung. Die Signale werden dazu einer inversen schnellen Fourier-Transformation (IFFT) unterzogen und auf mehrere Unterträger verteilt. Im Frequenzbereich reiht man die Unterträger so aneinander, dass das Maximum eines Signals über den Nullstellen aller anderen Signale liegt. Empfängerseitig lässt sich das OFDM-Signal mit einer schnellen Fourier-Transformation (FFT) wieder in den Frequenzbereich übertragen.

FFT und IFFT lassen sich auf OFDM-Signale mit bis zu 102 Gbit/s anwenden – zu wenig für Terabit-Raten. Deshalb setzen die Wissenschaftler die Transformationen rein optisch um. Senderseitig mussten sie dazu das Verfahren, mit dem sie die Unterträger erzeugen, verbessern. Empfängerseitig haben sie das FFT-Verfahren vereinfacht, um Rechenzeit zu sparen, ohne dass die Signalqualität darunter stark leidet.

Michael Vogel