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 Fraunhofer IPT und Ericsson starten mit 5G-Industry Campus Europe größtes industrielles 5G-Forschungsnetz Europas
13.12.2019 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

nachricht Vernetzte Produktion in Echtzeit: Deutsch-schwedisches Testbed geht in die zweite Phase
11.12.2019 | Fraunhofer-Institut für Produktionstechnologie IPT

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Informationstechnologie >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

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

Im Focus: Das feine Gesicht der Antarktis

Eine neue Karte zeigt die unter dem Eis verborgenen Geländeformen so genau wie nie zuvor. Das erlaubt bessere Prognosen über die Zukunft der Gletscher und den Anstieg des Meeresspiegels

Wenn der Klimawandel die Gletscher der Antarktis immer rascher Richtung Meer fließen lässt, ist das keine gute Nachricht. Denn dadurch verlieren die gefrorenen...

Im Focus: Virenvermehrung in 3D

Vaccinia-Viren dienen als Impfstoff gegen menschliche Pockenerkrankungen und als Basis neuer Krebstherapien. Zwei Studien liefern jetzt faszinierende Einblicke in deren ungewöhnliche Vermehrungsstrategie auf atomarer Ebene.

Damit Viren sich vermehren können, benötigen sie in der Regel die Unterstützung der von ihnen befallenen Zellen. Nur in deren Zellkern finden sie die...

Im Focus: Virus multiplication in 3D

Vaccinia viruses serve as a vaccine against human smallpox and as the basis of new cancer therapies. Two studies now provide fascinating insights into their unusual propagation strategy at the atomic level.

For viruses to multiply, they usually need the support of the cells they infect. In many cases, only in their host’s nucleus can they find the machines,...

Im Focus: Cheers! Maxwell's electromagnetism extended to smaller scales

More than one hundred and fifty years have passed since the publication of James Clerk Maxwell's "A Dynamical Theory of the Electromagnetic Field" (1865). What would our lives be without this publication?

It is difficult to imagine, as this treatise revolutionized our fundamental understanding of electric fields, magnetic fields, and light. The twenty original...

Im Focus: Hochgeladenes Ion bahnt den Weg zu neuer Physik

In einer experimentell-theoretischen Gemeinschaftsarbeit hat am Heidelberger MPI für Kernphysik ein internationales Physiker-Team erstmals eine Orbitalkreuzung im hochgeladenen Ion Pr9+ nachgewiesen. Mittels einer Elektronenstrahl-Ionenfalle haben sie optische Spektren aufgenommen und anhand von Atomstrukturrechnungen analysiert. Ein hierfür erwarteter Übergang von nHz-Breite wurde identifiziert und seine Energie mit hoher Präzision bestimmt. Die Theorie sagt für diese „Uhrenlinie“ eine sehr große Empfindlichkeit auf neue Physik und zugleich eine extrem geringe Anfälligkeit gegenüber externen Störungen voraus, was sie zu einem einzigartigen Kandidaten zukünftiger Präzisionsstudien macht.

Laserspektroskopie neutraler Atome und einfach geladener Ionen hat während der vergangenen Jahrzehnte Dank einer Serie technologischer Fortschritte eine...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

VideoLinks
Industrie & Wirtschaft
Veranstaltungen

Analyse internationaler Finanzmärkte

10.12.2019 | Veranstaltungen

QURATOR 2020 – weltweit erste Konferenz für Kuratierungstechnologien

04.12.2019 | Veranstaltungen

Die Zukunft der Arbeit

03.12.2019 | Veranstaltungen

VideoLinks
Wissenschaft & Forschung
Weitere VideoLinks im Überblick >>>
 
Aktuelle Beiträge

Titin in Echtzeit verfolgen

13.12.2019 | Biowissenschaften Chemie

LogiMAT 2020: Automatisierungslösungen für die Logistik

13.12.2019 | Messenachrichten

Das feine Gesicht der Antarktis

13.12.2019 | Geowissenschaften

Weitere B2B-VideoLinks
IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics