Die Glasfaser besitzt unendliche Reserven

Gerhard Kafka schreibt zum Thema: Die Glasfaser besitzt unendliche Reserven

Die Welt der Datenkommunikation in den 70-er Jahren war noch einfach zu überblicken: als Übertragungsmedien wurden Kupfer-Doppeladern, Koaxialkabel und Funkstrecken benutzt. Für die Datenfernübertragung (DFÜ) kamen Modems zum Einsatz, welche typisch mit 4,8 kbit/s arbeiteten. In den digitalen Weitverkehrsnetzen arbeiteten PDH-Systeme mit E1-Verbindungen als Basis, die bis auf 140 Mbit/s hochgemultiplext wurden. Die Hierarchie war zwar bis 565 Mbit/s standardisiert, diese Datenrate kam aber meines Wissens hier in Europa nicht zum Einsatz. Auf der Suche nach neuen Übertragungsmedien experimentierte die damalige Deutsche Bundespost mit festen Hohlleitern und Trägerfrequenzen im Bereich von 140 GHz, um Skin-Effekte auszunutzen. Aber bereits 1978 wurde mit der ersten Generation der Glasfaserkabel die Basis für die heute eingesetzten optischen Netzwerke geschaffen. Zehn Jahre später begann der Siegeszug der SDH-Technologie, die heute Datenraten bis 10 Gbit/s bereitstellt.

Mit WDM zu immer neuen Rekorden
Die Wellenlängenmultiplextechnik erlaubt es heute, auf einer einzigen Glasfaser mehrere hundert Übertragungskanäle parallel zu übertragen. Hier sprechen wir jedoch über experimentelle DWDM-Systeme, denn die Standardisierung sieht maximal 64 parallele Wellenlängen vor. Um die Praxistauglichkeit der extrem leistungsfähigen WDM-Technologie zu illustrieren, fasse ich hier einige Meldungen über Höchstleistungen im Bereich der optischen Netzwerke der letzten Monate zusammen.

Das Forschungs-Konsortium Internet2 gab im Juli 2006 eine Kooperation mit dem Hersteller Infinera bekannt, deren erklärtes Ziel die Entwicklung von Super-Lambda-Diensten wie z.B. 40- und 100-Gigabit-Ethernet-Strecken beinhaltet. Damit sollen künftig schnelle Layer-1-VPN Lösungen realisiert werden. Japanischen Wissenschaftlern der Universität Tokio gelang Ende des Jahres gleich eine doppelte Höchstleistung. Am 30. Dezember schickten die Forscher ihre Datenpakete mit 7,67 Gbit/s auf ihre 30.000 Kilometer lange Teststrecke zwischen Tokio und Amsterdam. Am Tag darauf verbesserten sie ihre Leistung auf 9,08 Gbit/s. Damit kam man der maximalen theoretischen Übertragungsrate von 10 Gbit/s schon sehr nahe. Der bisherige Rekord lag übrigens bei 6,96 Gbps.

Im März 2007 bewies Siemens Networks mit einem Laborversuch, dass es möglich ist, in zehn unabhängigen Wellenlängenkanälen im Abstand von 50 Gigahertz eine Datenrate von 111 Gbit/s zu übertragen. Damit wurde eine Entfernung von fast 2.400 km mit einer Standard-Single-Mode-Glasfaser (SSMF) überbrückt. Dieser Versuch ist ein Meilenstein auf dem Weg zu 100 Gbit/s-Transportnetzen. Er wurde im Rahmen des EIBONE-Projekts vom BMBF gefördert. Im Mai 2007 führte Ericsson mit Telstra in Australien den weltweit ersten optischen Übertragungstest mit einer Datenrate von 40 Gbit/s durch. Dieser Versuch hat bestätigt, dass Telstras bestehendes 10 Gbit/s DWDM-Übertragungssystem ohne große Veränderungen im Netzwerk auf die vierfache Kapazität umgerüstet werden kann. Für den Versuch wurden die existierenden Glasfaserstrecken zwischen Sydney und Melbourne entlang der Küste (1.121 km) und über Land (1.244 km) benutzt.

3,65 Tbit/s: Wer schlägt den Weltrekord von 2001?
Schon im Dezember 2001 hat Alcatel einen neuen Weltrekord bei optischen Unterwassernetzen aufgestellt. Auf einer einzelnen Glasfaser wurden damals 3,65 Tbit/s über eine Distanz von 6.840 Kilometern über den Atlantischen Ozean übertragen. Diese unglaubliche Leistung wurde mithilfe von 365 einzelnen Wellenlängen, von denen jede eine Datenrate von 10 Gbit/s besitzt realisiert. Diese Rekordleistung entspricht der gleichzeitigen Übertragung von 45 Millionen Telefongesprächen, dem Inhalt von 552 CD-ROMs, 35 Bänden der Encyclopedia Britannica oder 16 Spielfilmen auf einer einzigen Glasfaser.
Für die erfolgreiche Durchführung des Laborversuchs sorgten optische Verstärker mit hoher Bandbreite sowie die „Fiber Map“, eine ausgeklügelte Zusammenstellung von Glasfasern, die die Übertragungsqualität über alle Wellenlängen hinweg optimiert. Diese spezielle Kombination ermöglichte es den Forschern von Alcatel, Wellenlängen in einen Zwischenraum von nur 22,2 GHz zu verdichten. Im Vergleich zum internationalen Standard von 50 GHz bedeutet dies eine Reduktion um mehr als die Hälfte. Die „Fiber Map“ gleicht einer U-Bahn-Karte, auf der Glasfasertypen dargestellt sind, die für die Ende-zu-Ende-Verbindung genutzt werden. Die Glasfasertypen werden entlang der Verbindung periodisch gewechselt, sodass sich im Durchschnitt alle Wellenlängen mit gleicher Geschwindigkeit fortbewegen.

Im nächsten Blog am 20. Juni werden die enormen Reserven der existierenden Kupferleitungen – das sind sowohl Telefon-Doppeladern als auch Stromleitungen – beleuchtet.