07.02.2008
Sparsam auf dem Datenhighway - Informationstechnologie
Die Gegenwart und vor allem die Zukunft der Kommunikation ist ohne Glasfasernetz undenkbar. Schienen vor ein paar Jahren noch die Kapazitätsgrenzen von Glasfaserleitungen ausgereizt, so gelingt es heute mit neuen Techniken nicht nur mehr Daten auf die Reise zu schicken, sondern auch Energie zu sparen.
Die heutige Vermittlungstechnik verhält sich wie eine schmale Autobahn zu Urlaubszeit. Sie ist starr und unflexibel - und deswegen oft verstopft. Woanders herrscht vielleicht gähnende Leere auf sechs Spuren. Was auf der richtigen Autobahn nicht funktioniert, könnte wenigstens auf den Datenautobahnen geschehen: dort, wo ein Datenstau zu befürchten wäre, erweitert sich die Autobahn rechtzeitig von vier auf sechs oder acht Spuren. An anderer Stelle, wo gerade kein großer Datenverkehr herrscht, wird sie schmaler. Eibone - Efficent Integrated Backbone - heißt das Projekt, in dem Vermittlungs- und Übertragungstechnik für staufreie Strecken sorgen. Heutige Router werden durch ethernetbasierte Glasfaser-Switches ersetzt. Doch spätestens bei der Übertragung macht sich besonders in älteren Glasfasern ein störender Effekt bemerkbar: Die so genannte chromatische Dispersion erfordert alle 25 Kilometer eine Korrektur des Lichtstrahls. Unterschiedliche Wellenlängen rasen mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten durch die Glasfaser. In modernen Systemen, so Professor Klaus Petermann vom Fachgebiet Hochfrequenztechnik und Photonics der Technischen Universität Berlin, soll eines Tages das Licht erst nach 1500 Kilometern korrigiert werden müssen:
Das geht mit verschiedenen Modulationsmaßnahmen. Das geht sowohl mit optischen Maßnahmen, als auch mit elektronischen Maßnahmen. Wir nutzen einfach das Signal, das am Empfänger ankommt und nutzen dann wieder Techniken, die aus dem Mobilfunk bekannt sind, aber die bei jetzt tausendfach höherer Geschwindigkeit elektronisch bearbeitet werden müssen. Das sind solche Strukturen wie Viterbi-Decoder oder dergleichen, also Strukturen, wie man den schlechten mobilen Übertragungskanal entzerrt, dass wir solche Techniken auch versuchen anzuwenden auf die optische Übertragungstechnik. Aufgrund der dort sehr viel höheren Übertragungsraten, muss dies dann bei sehr viel höheren Geschwindigkeiten erfolgen, weshalb das auch ein wichtiges Forschungsfeld ist.
Große Fortschritte erzielte man inzwischen mit der optischen Datenübertragung über Polymerfasern, also über Kunststofffasern. Hauptsächlich in Fahrzeugen diese Übertragungstechnik eingebaut:
Polymerfasern werden auch weiterhin für den kurzen Streckenbereich sein, aber was sich an neuen Entwicklungen getan hat, ist vor allem, dass es uns inzwischen auch möglich ist, sehr hohe Datenraten über eine Polymerfaser zu schicken. Bisher war so die Grenze bei 50 Megabit pro Sekunde vielleicht und es ist tatsächlich auch gelungen, mit entsprechenden Techniken auf Datenraten bis zu ein Gigabit pro Sekunde zu kommen, allerdings nach wie vor für kürzere Strecken.
Weil Licht eine elektromagnetische Strahlung ist wie beispielsweise Funkwellen, arbeiten die Wissenschaftler tatsächlich an einer Art Koaxialkabel, dessen Seele nur dem Licht vorbehalten sein soll. Mit der Seele aus Luft würde darin das Licht ähnlich wie Funkwellen geleitet, mit dem Vorteil, dass die Wellenlängen nicht mehr korrigiert werden müssten:
Dazu haben wir eigentlich die Chance, wenn wir nicht mehr durch ein Medium gehen müssen mit dem Licht, sondern durch Luft gehen, möglichst durch klare Luft gehen, also durch gereinigte Luft gehen, die dann aber durch irgendeine Weise geführt werden muss, durch eine Führungsstruktur. Die Führungsstruktur wird natürlich wieder aus Glas bestehen und dass sind photonische Kristallstrukturen. Da gibt es auch Strukturen, die mit Luft als Führungsmedium arbeiten. Momentan ist die Entwicklung aber noch nicht so perfekt, dass man eine entsprechend niedrige Dämpfung erreichen kann.
So gehen pro Kilometer noch 0,2 Dezibel Lichtleistung verloren. Der Leiter des Eibone-Projektes, Achim Authenrieth, prognostiziert eine hohe Energieeinsparung durch intelligente optische Ethernet-Komponenten:
Wir erwarten, das wir im Energieverbrauch im Vergleich zu einer Übertragung über IP-Router mindestens 30 Prozent Energieersparnis haben werden, da wir die Intelligenz und Flexibilität, die ein IP Router bietet, nicht benötigen und daher der Ethernet Switch Energie effizienter arbeiten kann. Die Kostenersparnis bewegt sich aktuell sogar noch höher, weil die IP-Router sehr teuer sind und wir erwarten aber, dass die IP Router in Zukunft auch günstiger werden und durch die zunehmenden Datenmengen, die übertragen werden, wird auch hier der Preis pro Bit geringer, der Router wird aber nicht die Kosteneffizienz eines Ethernet Switches erreichen können.
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