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Neuer Rekord - Siemens-Forscher übertragen erstmals 107 Gigabit pro Sekunde mit rein elektrischer Verarbeitung in Sender

23.12.2006 - (idw) Siemens AG

Siemens-Forscher haben in Kooperation mit Micram, dem Fraunhofer Institut für Nachrichtentechnik (Heinrich-Hertz-Institut) und der Technischen Universität Eindhoven erfolgreich die nächste Ausbaustufe für das Netz der Zukunft getestet. Dabei wurden zum ersten Mal außerhalb des Labors Datenmengen von 107 Gbit pro Sekunde rein elektrisch verarbeitet und auf einer 160 Kilometer langen Glasfaserstrecke übertragen. Möglich wurde dieser Rekord durch ein neu entwickeltes Sende- und Empfangssystem, das die Daten direkt vor und nach ihrer Umwandlung in optische Signale rein elektrisch verarbeitet. Getestet wurde in einer 160 Kilometer lange Glasfaserstrecke in den USA bei einem der weltweit größten Netzbetreiber. Dort sind auch Systeme von Siemens Networks schon im Einsatz, die Datenraten von 40 Gbit pro Sekunde erreichen können. Online-Spiele und der Download von Musik- oder Videodateien boomen. Bis 2011 werden allein die legalen Musik-Downloads in Europa 36 Prozent des gesamten Musikgeschäfts ausmachen, meldet das Marktforschungsinstitut Forrester Research. Netzbetreiber sorgen vor: Sie bauen nicht nur ihre Zugangsnetze mit breitbandiger Technik aus, sondern passen auch die Kapazitäten der optischen Kernnetze entsprechend an. Um die bestehenden Glasfasernetze Schritt für Schritt für mehr Datenverkehr fit zu machen, arbeitet man bei Siemens heute schon am Netz der Zukunft.

Jetzt haben die Forscher zum ersten Mal außerhalb des Labors die Übertragung von 107 Gigabit pro Sekunde mit einer rein elektrischen Verarbeitung in Sender und Empfänger getestet - mit Erfolg: Auf einer 160 Kilometer langen Teststrecke in den USA ist es ihnen gelungen, das derzeitige Maximum an Übertragungsleistung pro Kanal um das 2,5fache zu übertreffen.

Möglich wird dieser Rekordwert durch ein neu entwickeltes Sende- und Empfangs-system, das die Daten direkt vor und nach ihrer Umwandlung in optische Signale rein elektrisch verarbeiten kann. Denn auf den Hochgeschwindigkeitsstrecken des Internets werden Daten als Lichtsignale transportiert. Für sehr hohe Datenraten müssen diese bislang, bevor sie am Bestimmungsort wieder in elektrische Signale zurückverwandelt werden können, optisch in mehrere Signale mit geringerer Datenrate aufgeteilt werden. Anschließend muss jedes einzelne Signal per Fotodiode wieder in elektrische Signale umgewandelt werden, damit die nachfolgende Elektronik die Daten staufrei verarbeiten kann. Die dafür notwendigen optischen Komponenten sind nicht nur teuer, sondern müssen auch aufwändig verbaut werden.

Siemens-Forscher hatten schon vor wenigen Monaten die Machbarkeit eines Empfängers mit rein elektrischer Verarbeitung für die optische Übertragung von 107 Gbit pro Sekunde nachgewiesen. Dabei wird das Signal aus der Fotodiode direkt per Chip aufgenommen und verarbeitet. Jetzt folgte der nächste Schritt: Der optische Sender wurde "voll elektrifiziert". Damit hat Siemens ein System entwickelt, das direkt vor und nach der Umwandlung von elektrischen in optische Signale - bzw. umgekehrt - die Daten rein elektrisch verarbeitet, und zwar Datenmengen von 107 Gbit pro Sekunde - das ist heute Rekord. 107 Gbit entsprechen in etwa der Datenmenge, die heute auf zwei DVDs passt.
"Im Frühjahr 2006 hatten wir das System mit einem voll elektrischen Empfänger gezeigt", sagte Dr. Rainer H. Derksen, Projektkoordinator bei Siemens Corporate Technology in München. "Damals wurde im Sender noch optisches Multiplex eingesetzt. Jetzt haben wir ein Gesamtsystem konstruiert, in dem sowohl im Empfänger als auch im Sender die Verarbeitung der Daten rein elektrisch erfolgt." Das steigert die Leistungsfähigkeit des Systems erheblich. Theoretisch lassen sich schon heute die Signale von 100.000 DSL-Nutzern gleichzeitig verarbeiten. Derksen rechnet damit, dass auf Basis des Prototypen in wenigen Jahren erste Produkte auf den Markt kommen werden können.
So ein System ist von besonderem Interesse für das zukünftige 100 Gbit/s-Ethernet, das die Telekommunikationsbetreiber intensiv vorantreiben. Ethernet - für deutlich langsamere 1 Gbit/s oder weniger - ist seit langem als ein Standard für die Kommunikation zwischen Computern in Firmen- und Heimnetzwerken bekannt. Da es Daten besonders flexibel transportiert, ist es auch für die großen Übertragungsnetze von wachsendem Interesse. Ein Vorteil besteht darin, dass die Datenpakete nicht mehr über fest geschaltete Leitungen zum Endkunden übermittelt werden, sondern über Alternativrouten transportiert werden können. Damit lassen sich künftig überlastete Streckenabschnitte umgehen, auf denen besonders reger Datenverkehr herrscht - zur Zufriedenheit des Kunden. Die Verbreitung von Ethernet hat enorm zugenommen, seit die Preise für die entsprechenden Komponenten gefallen sind. Auch die Kosten pro Anschluss für äußerst leistungsfähige Ethernet-Systeme könnten künftig weit unter die von TDM-basiereten Systemen, die bei der Übertragungsrate vergleichbar sind, fallen. Größere Flexibilität und eine höhere Kosteneffizienz machen Ethernet zur Übertragungstechnologie für die Kernnetze der Zukunft.


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