Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

Ein Terabit pro Sekunde – Neuer Modulationsansatz zur schnelleren optischen Übertragung von Daten

16.09.2016

Dank einer neuen Modulationstechnik haben Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs und die Technische Universität München (TUM) in einem Feldtest einen Rekord im Hinblick auf Übertragungskapazität und spektrale Effizienz bei der optischen Datenübertragung erzielt. Mit diesem technologischen Durchbruch kann die Leistungfähigkeit der Glasfasernetze erhöht werden, um dem weltweit wachsenden Datenverkehr auch zukünftig gerecht werden zu können.

In einem Feldversuch haben Nokia Bell Labs, Deutsche Telekom T-Labs und die TU München gezeigt, dass sich die Flexibilität und Leistungsfähigkeit von Glasfasernetzen maximieren lässt, wenn einstellbare Übertragungsraten dynamisch an die Übertragungsbedingungen und die Anforderungen des Datenverkehrs angepasst werden.


Prof. Dr. Gerhard Kramer

Astrid Eckert / TUM

Während des Experiments im Rahmen des Safe and Secure European Routing (SASER) Projekts konnte über das Glasfasernetz der Deutschen Telekom eine Netto-Übertragungsrate von einem Terabit in einem engen Wellenlängenband erreicht werden.

Das ist 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, einem Pionier der Netztechnik und Forscher bei den Bells Labs, entdeckt. Shannon gilt als „Vater der Informationstheorie“.

Neuer Modulationsansatz

Der Feldtest nutzt einen neuen Modulationsansatz, der als Probabilistic Constellation Shaping (PCS) bekannt ist. Dieser verwendet das Quadrature Amplitude Modulation (QAM)-Format, um eine höhere Übertragungskapazität über einen definierten Kanal zu erreichen und so die spektrale Effizienz optischer Kommunikation signifikant zu verbessern.

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

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.

Maximale Übertragungskapazität

Diese Forschungsarbeiten stellen einen wichtigen Meilenstein dar, um zu überprüfen, ob PCS eingesetzt werden kann, um die Leistungsfähigkeit von optischen Kommunikationstechniken in Zukunft noch zu erhöhen.

Die optische Glasfasertechnologie wurde vor 50 Jahren eingeführt. Auch vor dem Hintergrund der aufstrebenden 5G-Mobilfunktechnik, entwickeln sich Glasfaser-basierte Übertragungssysteme stetig weiter und unterstützen Telekommunikationsunternehmen und Firmen dabei, dem stetig wachsenden Datenverkehr gerecht zu werden. Dieser wächst jährlich mit einer kumulierten Rate von bis zu 100 Prozent.

PCS ist nun Teil dieser Entwicklung, indem es dazu beiträgt, die Flexibilität und Leistung von optischen Übertragungssystemen zu erhöhen. Dadurch lassen sich große Datenmengen schneller und über größere Entfernungen übertragen, ohne dass die Komplexität optischer Netze steigt.

Die Ergebnisse des gemeinsamen Experiments werden am 19. September 2016 auf der European Conference on Optical Communication (ECOC) in Düsseldorf vorgestellt.

Höhere Übertragungsraten und mehr Dynamik für zukünftige Netze

„Um unseren Kunden auch bei zukünftigen Diensten ein gutes Anwendererlebnis zu bieten, brauchen wir höhere Kapazität, Reichweite und Flexibilität in den bestehenden optischen Übertragungsnetzen“, sagt Bruno Jacobfeuerborn, Director Technology Telekom Deutschland und CTO Deutsche Telekom. „Die Deutsche Telekom bietet eine einzigartige Netzinfrastruktur, um solch innovative Übertragungstechnologien zu testen und vorzuführen. Dies gilt für die Übertragungsebene wie auch für höhere Netzebenen

„Informationstheorie ist die Mathematik der digitalen Technik“, sagt Professor Gerhard Kramer, Inhaber des Lehrstuhls für Nachrichtentechnik der Technischen Universität in München. „2016 feiern wir den hundertsten Geburtstag von Claude E. Shannon. Es ist daher besonders spannend zu sehen, wie seine Ideen Industrie und Gesellschaft weiterhin beeinflussen.“

„Probabilistic Constellation Shaping, eine Technologie, die mit dem Bell Labs Prize ausgezeichnet wurde, wendet die Prinzipien von Shannon an“, führt Gerhard Kramer weiter aus. „Die Technik ermöglicht eine schnellere Übertragung von Daten über längere Strecken mit einer bislang ungekannten Flexibilität. Die enge Zusammenarbeit mit Nokia Bell Labs, welche die Technik weiterentwickelten, und den Deutschen Telekom T-Labs, die sie nun unter realen Bedingungen getestet haben, bestätigt unsere Arbeit. Sie belegt, dass der Bereich ´Engineering` der Technischen Universität München Forschung auf höchstem Niveau betreibt und dass der Bereich ´Lehre` unseren Studenten das notwendige intellektuelle Rüstzeug mitgibt, um im globalen Umfeld erfolgreich zu sein.“

Markus Weldon, Präsident der Nokia Bell Labs & CTO von Nokia sagt „Künftige optische Netze werden nicht nur deutlich höhere Übertragungsraten bieten, sondern auch dynamisch auf Kanalkonditionen und die Anforderungen des Datenverkehrs reagieren müssen. Die Vorteile von Probabilistic Constellation Shaping ermöglichen es Netzbetreibern und Unternehmen, optische Netze näher am Shannon-Limit zu betreiben. Dies ermöglicht die Vernetzung von Rechenzentren im großen Stil und bietet die notwendige Flexibilität und Leistung für Netze im digitalen Zeitalter.“

Weitere Informationen:

https://www.tum.de/die-tum/aktuelles/pressemitteilungen/kurz/article/33398/ Presseinformation
http://www.lnt.ei.tum.de/startseite/ Homepage des Lehrstuhls für Nachrichtentechnik

Dr. Ulrich Marsch | Technische Universität München

Weitere Berichte zu: CTO Labs Nachrichtentechnik PCS T-Labs Terabit Übertragungskapazität

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Informationstechnologie:

nachricht Brain-Computer-Interface: Wenn der Computer uns intuitiv versteht
18.01.2017 | Technische Universität Berlin

nachricht »Lernlabor Cybersicherheit« startet in Weiden i. d. Oberpfalz
12.01.2017 | Fraunhofer-Gesellschaft

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Textiler Hochwasserschutz erhöht Sicherheit

Wissenschaftler der TU Chemnitz präsentieren im Februar und März 2017 ein neues temporäres System zum Schutz gegen Hochwasser auf Baumessen in Chemnitz und Dresden

Auch die jüngsten Hochwasserereignisse zeigen, dass vielerorts das natürliche Rückhaltepotential von Uferbereichen schnell erschöpft ist und angrenzende...

Im Focus: Wie Darmbakterien krank machen

HZI-Forscher entschlüsseln Infektionsmechanismen von Yersinien und Immunantworten des Wirts

Yersinien verursachen schwere Darminfektionen. Um ihre Infektionsmechanismen besser zu verstehen, werden Studien mit dem Modellorganismus Yersinia...

Im Focus: How gut bacteria can make us ill

HZI researchers decipher infection mechanisms of Yersinia and immune responses of the host

Yersiniae cause severe intestinal infections. Studies using Yersinia pseudotuberculosis as a model organism aim to elucidate the infection mechanisms of these...

Im Focus: Interfacial Superconductivity: Magnetic and superconducting order revealed simultaneously

Researchers from the University of Hamburg in Germany, in collaboration with colleagues from the University of Aarhus in Denmark, have synthesized a new superconducting material by growing a few layers of an antiferromagnetic transition-metal chalcogenide on a bismuth-based topological insulator, both being non-superconducting materials.

While superconductivity and magnetism are generally believed to be mutually exclusive, surprisingly, in this new material, superconducting correlations...

Im Focus: Erforschung von Elementarteilchen in Materialien

Laseranregung von Semimetallen ermöglicht die Erzeugung neuartiger Quasiteilchen in Festkörpersystemen sowie ultraschnelle Schaltung zwischen verschiedenen Zuständen.

Die Untersuchung der Eigenschaften fundamentaler Teilchen in Festkörpersystemen ist ein vielversprechender Ansatz für die Quantenfeldtheorie. Quasiteilchen...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Künftige Rohstoffexperten aus aller Welt in Freiberg zur Winterschule

18.01.2017 | Veranstaltungen

Bundesweiter Astronomietag am 25. März 2017

17.01.2017 | Veranstaltungen

Über intelligente IT-Systeme und große Datenberge

17.01.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Der erste Blick auf ein einzelnes Protein

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Das menschliche Hirn wächst länger und funktionsspezifischer als gedacht

18.01.2017 | Biowissenschaften Chemie

Zur Sicherheit: Rettungsautos unterbrechen Radio

18.01.2017 | Verkehr Logistik