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 Layouterfassung im Flug: Drohne unterstützt bei der Fabrikplanung
19.05.2017 | IPH - Institut für Integrierte Produktion Hannover gGmbH

nachricht Intelligente Industrialisierung von Rechenzentren
15.05.2017 | Rittal GmbH & Co. KG

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

Staphylococcus aureus ist aufgrund häufiger Resistenzen gegenüber vielen Antibiotika ein gefürchteter Erreger (MRSA) insbesondere bei Krankenhaus-Infektionen. Forscher des Paul-Ehrlich-Instituts haben immunologische Prozesse identifiziert, die eine erfolgreiche körpereigene, gegen den Erreger gerichtete Abwehr verhindern. Die Forscher konnten zeigen, dass sich durch Übertragung von Protein oder Boten-RNA (mRNA, messenger RNA) des Erregers auf Immunzellen die Immunantwort in Richtung einer aktiven Erregerabwehr verschieben lässt. Dies könnte für die Entwicklung eines wirksamen Impfstoffs bedeutsam sein. Darüber berichtet PLOS Pathogens in seiner Online-Ausgabe vom 25.05.2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) ist ein Bakterium, das bei weit über der Hälfte der Erwachsenen Haut und Schleimhäute besiedelt und dabei normalerweise keine...

Im Focus: Can the immune system be boosted against Staphylococcus aureus by delivery of messenger RNA?

Staphylococcus aureus is a feared pathogen (MRSA, multi-resistant S. aureus) due to frequent resistances against many antibiotics, especially in hospital infections. Researchers at the Paul-Ehrlich-Institut have identified immunological processes that prevent a successful immune response directed against the pathogenic agent. The delivery of bacterial proteins with RNA adjuvant or messenger RNA (mRNA) into immune cells allows the re-direction of the immune response towards an active defense against S. aureus. This could be of significant importance for the development of an effective vaccine. PLOS Pathogens has published these research results online on 25 May 2017.

Staphylococcus aureus (S. aureus) is a bacterium that colonizes by far more than half of the skin and the mucosa of adults, usually without causing infections....

Im Focus: Orientierungslauf im Mikrokosmos

Physiker der Universität Würzburg können auf Knopfdruck einzelne Lichtteilchen erzeugen, die einander ähneln wie ein Ei dem anderen. Zwei neue Studien zeigen nun, welches Potenzial diese Methode hat.

Der Quantencomputer beflügelt seit Jahrzehnten die Phantasie der Wissenschaftler: Er beruht auf grundlegend anderen Phänomenen als ein herkömmlicher Rechner....

Im Focus: A quantum walk of photons

Physicists from the University of Würzburg are capable of generating identical looking single light particles at the push of a button. Two new studies now demonstrate the potential this method holds.

The quantum computer has fuelled the imagination of scientists for decades: It is based on fundamentally different phenomena than a conventional computer....

Im Focus: Tumult im trägen Elektronen-Dasein

Ein internationales Team von Physikern hat erstmals das Streuverhalten von Elektronen in einem nichtleitenden Material direkt beobachtet. Ihre Erkenntnisse könnten der Strahlungsmedizin zu Gute kommen.

Elektronen in nichtleitenden Materialien könnte man Trägheit nachsagen. In der Regel bleiben sie an ihren Plätzen, tief im Inneren eines solchen Atomverbunds....

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

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

Meeresschutz im Fokus: Das IASS auf der UN-Ozean-Konferenz in New York vom 5.-9. Juni

24.05.2017 | Veranstaltungen

Diabetes Kongress in Hamburg beginnt heute: Rund 6000 Teilnehmer werden erwartet

24.05.2017 | Veranstaltungen

Wissensbuffet: „All you can eat – and learn”

24.05.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

DFG fördert 15 neue Sonderforschungsbereiche (SFB)

26.05.2017 | Förderungen Preise

Lässt sich mit Boten-RNA das Immunsystem gegen Staphylococcus aureus scharf schalten?

26.05.2017 | Biowissenschaften Chemie

Unglaublich formbar: Lesen lernen krempelt Gehirn selbst bei Erwachsenen tiefgreifend um

26.05.2017 | Gesellschaftswissenschaften