Neue Wege zu höherer Bandbreite für Internetzugang „jederzeit und überall“

Es ist wichtig, dass die Entwicklungen in der Übertragungstechnik mit der Nachfrage nach einem Datenzugang „jederzeit und überall“ Schritt halten. Es ist zu erforschen, wie brauchbar neue Photonik-Technologie ist, und es muss ein Fokus auf die Leistungsverbesserung (höhere Kapazitäten, niedrigere Latenz) von Kopplungen zwischen Rechenzentren gesetzt werden.

Das EU-finanzierte Projekt ADDAPT verfolgt genau dieses Ziel. In einer wissenschaftlichen Arbeit, die die Projektmitglieder kürzlich auf der Website der Internationalen Gesellschaft für Optik und Photonik veröffentlichten, verkündeten sie, dass es ihnen gelungen sei, Daten über 100 Meter Multimodefaser (MMF) mit einer effektive Bitrate von über 100 Gb/s zu übertragen. Das Team erklärte, dass es mithilfe der Vielseitigkeit eines Multiband-Ansatzes – d. h. mit trägerloser Amplitudenphasenmodulation (carrierless amplitude phase modulation, CAP) – ein Multiband-CAP-Signal generieren konnte, das aus 10 Bändern mit jeweils 2,5 Gbaud besteht, um den oberflächenemittierenden 850-nm-Laser (Vertical-Cavity Surface-Emitting Laser, VCSEL) zu modulieren.

Im Projekt wurden Bit- und Energiezufuhrtechniken eingesetzt und Modulationen den Bändern zugeordnet, welche von einer 64-Symbol-Konstellation (64-CAP) bis zu einer 4-Symbol-Konstellation (4-CAP) reichten. Einer der Forscher erläutert: „Wir haben diese Zuordnung nach dem Signal-Rausch-Verhältnis jedes Frequenzbandes durchgeführt, um für alle Bänder eine Bitfehlerquote (bit error rate, BER) zu erreichen, die unterhalb des Schwellenwertes für die vorwärts gerichtete Fehlerkorrektur (forward error correction, FEC) von 7 % liegt (d. h. 3,8×10−3).“

Multiband-CAP-Modulation bietet in Bezug auf Bit- oder Energiezufuhr die gleichen Vorteile wie das Modulationsverfahren der Discrete Multitone Transmission (DMT), jedoch mit einem geringeren Verhältnis zwischen Spitzen- und Durchschnittsleistung (Peak-to-Average Power Ratio, PAR). Dadurch kann man den nicht flachen Frequenzgang des Übetragungskanals abschwächen und den spektralen Wirkungsgrad maximieren. Die jüngsten Ergebnisse bedeuten, dass nun VCSEL für den Singlemode-Betrieb verfügbar sind, und dass diese Laserquellen die Übertragungsstörungen verringern, die aus der intermodalen Dispersion entstehen können. Infolgedessen, so erklären die Projektmitglieder, liegt die BER unterhalb des Schwellenwertes für FEC und es sind, so fügen die Forscher hinzu, auch längere Verbindungen möglich. Indem man die Modulationsfolge der Bänder verringerte und somit die Gesamtbitrate senkte, war man im Projekt ADDAPT in der Lage, die Widerstandsfähigkeit zu erhöhen.

Um es mit den Worten der Projektmitarbeiter zusammenzufassen: „Wir haben durch Versuche nachgewiesen, dass Kurzstreckenverbindungen von 100 Gb/s mit kostengünstigen MMF und 850-nm-VCSEL realisierbar sind (…) Bei unseren künftigen Arbeiten konzentrieren wir uns auf die Bewertung und Umsetzung der notwendigen analogen und digitalen Technologien, um diese schnellen optischen Verbindungen in Echtzeit möglich zu machen.“

Der Schwerpunkt des Projekts ADDAPT (Adaptive Data and Power Aware Transceivers for Optical Communications) liegt auf der Entwicklung marktfähiger Lösungen, die den bestehenden Standards entsprechen. Es verknüpft die sich gegenseitig ergänzenden Fertigkeiten und das Know-how von drei großen Unternehmen, drei KMU und zwei Universitäten. Zu den Projektmitgliedern und Partnern gehören Gerätehersteller, Lieferanten von Kommunikationsausrüstung und Netzbetreiber aus sieben EU-Ländern und assoziierten Staaten.

Weitere Informationen:
Projektwebsite