Statt teurer Unterseekabel könnten Internet-Backbones in Zukunft über Satellit und Laser übertragen. (Illustration: ETH/ Enea Ingellis)
Per Laser haben Wissenschaftler:innen der Eidgenössischen Technischen Hochschule Zürich (ETH Zürich) ein Terabit pro Sekunde über die Luft übertragen. Das könnte die Struktur von Internet-Backbones, wie wir sie kennen, revolutionieren.
Die Autor:innen der Studie, die im Magazin Nature erschienen ist, betonen, nach diesem Durchbruch wären „problemlos“ noch viel größere Übertragungsraten möglich. Zudem könnte es die Bandbreiten vieler anderer optischer Datentransferarten erhöhen.
Schneller Laser statt teurer Kabel
rDas Rückgrat des Internets, die sogenannten Backbones, transportieren Hunderte von Terabyte pro Sekunde über Glasfaserkabel. Eine Reihe davon verläuft am Meeresgrund. Das ist sehr teuer. Ein einziges Kabel durch den Atlantik kostet mehrere Hundert Millionen US-Dollar. Eine Lösung könnte sein, Daten per Satellit zu übertragen.
Das Problem war dort die Bandbreite. Jürg Leuthold erklärt in einer ETH-Pressemitteilung: „Bisher gelang es nur, entweder große Distanzen mit kleinen Bandbreiten von wenigen Gigabit oder kurze Distanzen von wenigen Metern mit großen Bandbreiten per Freilandlaser zu verbinden.“
Fehlerreduktion durch 1.500 Korrekturen in der Sekunde
Damit beim Empfänger ein starkes Signal ankommt, muss ein breiter Lichtstrahl gesendet werden. Das ETH-Team nahm ein Teleskop zur Hilfe und sendete den Lichtstrahl zu einer 54 Kilometer entfernten Bergstation. Der Laser wird moduliert, um hohe Übertragungsraten zu erreichen. Doch die Turbulenzen der Luftteilchen können die Schwingungen verändern und zu falschen Ergebnissen führen.
Die Lösung: ein MEMS-Chip (Mikro-Elektro-Mechanisches-System) aus 97 beweglichen Mikrospiegeln, die die Phasenverschiebung bis zu 1.500 mal in der Sekunde korrigieren. Das ETH resümiert: „Unter dem Strich resultiert so eine Verbesserung der Signale um rund den Faktor 500.“
40 Kanäle = 40 Terabit pro Sekunde
Das Vorhaben im Rahmen des EU-Projektes Horizont 2020 hat das neue Verfahren zunächst nur mit einer Wellenlänge getestet. Die Autor:innen schreiben, in Zukunft und in der Praxis lasse sich das System mit Standtechnologien „problemlos auf 40 Kanäle und damit auf 40 Terabit pro Sekunde hochskalieren“.
Zudem biete die neue Modulationsmethode weitere Perspektiven bei anderen Übertragungsverfahren, bei denen die Energie der Strahlung zur Begrenzung der Bandbreite führt. Diese Grenzen könnten durch das neue System durchbrochen werden.
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