Glasfaser überträgt ein Terabit pro Sekunde

Ein Rekord bei der Übertragungskapazität und spektralen Effizienz in der optischen Datenübertragung: Dank einer neuen Modulationstechnik haben Techniker über das Glasfasernetz eine Netto-Übertragungsrate von einem Terabit in einem engen Wellenlängenband erreicht. Damit kann künftig die Leistungsfähigkeit der Netze erhöht werden, um den wachsenden Datenverkehr zu bewältigen.

In dem Feldversuch haben Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs und die TU München die einstellbaren Übertragungsraten dynamisch an die Übertragungsbedingungen und die Anforderungen des Datenverkehrs angepasst. Während des Experiments im Rahmen des Safe and Secure European Routing (SASER) Projekts erreichten die Forscher eine Netto-Übertragungsrate von einem Terabit in einem engen Wellenlängenband.

Neuer Modulationsansatz

Der Wert liegt nahe der theoretisch maximalen Rate der Informationsübertragung des optischen Kanals, die durch das  sogenannte Shannon-Limit einer Glasfaser definiert wird. Das Shannon Limit wurde 1948 von Claude Shannon entdeckt. Shannon gilt als Begründer der Informationstheorie.

Der Feldtest nutzt einen neuen Modulationsansatz, den Probabilistic Constellation Shaping (PCS). Dieser verwendet das Quadrature Amplitude Modulation (QAM)-Format, um eine höhere Übertragungskapazität über einen definierten Kanal zu erreichen. So wird die spektrale Effizienz optischer Kommunikation signifikant verbessert.

PCS modifiziert die Wahrscheinlichkeit, mit der Konstellationspunkte genutzt werden. Normalerweise werden alle Konstellationspunkte gleich häufig angesteuert. PCS jedoch setzt gezielt Konstellationspunkte mit großer Amplitude mit geringerer Häufigkeit ein.

Maximale Übertragungskapazität

Um Signale zu übertragen nutzt es verstärkt Konstellationspunkte mit kleinerer Amplitude, die im Durchschnitt weniger anfällig für Rauschen und Störungen sind. Damit kann die Übertragungsrate für den jeweiligen Übertragungskanal optimiert werden und die Reichweite wird um bis zu 30 Prozent erhöht.

Die Forschungsarbeiten sollen überprüfen, ob PCS eingesetzt werden kann um die Leistungsfähigkeit von optischen Kommunikationstechniken in Zukunft noch zu erhöhen. PCS ist nun Teil dieser Entwicklung.

Die optische Glasfasertechnologie wurde vor 50 Jahren eingeführt. Auch vor dem Hintergrund der aufstrebenden 5G-Mobilfunktechnik, werden glasfaserbasierte Übertragungssysteme stetig weiterentwickelt. Denn der Datenverkehr wächst – jährlich mit einer kumulierten Rate von bis zu 100 Prozent.