1,84 Petabit/s: Neuer Chip transferiert
mehr Bandbreite, als das Internet benötigt
Der in Dänemark, Schweden und Japan entwickelte Chip arbeitet mit nur
einem Laser und ermöglicht eine massive Steigerung der Bandbreite pro
Glasfaserstrang.
TELEKOMMUNIKATION
1,84 Petabit/s: Neuer Chip transferiert mehr Bandbreite, als das
Internet benötigt
Die europäisch-japanische Koproduktion soll künftig so groß wie eine
Zündholzbox sein und verspricht auch massive Energieeinsparungen
23. Oktober 2022, 13:34
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Der in Dänemark, Schweden und Japan entwickelte Chip arbeitet mit nur
einem Laser und ermöglicht eine massive Steigerung der Bandbreite pro
Glasfaserstrang.
Foto: AFP/Joel Saget
Auf etwa ein Petabit pro Sekunde – umgerechnet eine Million Gigabit/s –
wird die Bandbreite geschätzt, die die weltweite Datenübertragung über
das Internet aktuell benötigt. Eine imposante Anforderung, für deren
Erfüllung beeindruckende Infrastruktur errichtet wurde. Sie reicht von
Transferknoten rund um die Welt über kontinentale Glasfasernetze bis hin
zu den Unterwasserkabel, die den Transfer riesiger Datenmengen über
tausende Kilometer hinweg ermöglichen.
Doch auch hier macht die Miniaturisierung nicht Halt vor dem Status Quo.
Wo derzeit noch große Computer die Transfervolumina stemmen, könnten
künftig kompakte Chips die Arbeit übernehmen. Ein solcher, entwickelt an
der TU Kopenhagen, der Chalmers University im schwedischen Göteborg
sowie der japanischen Firma Fukijura, stemmte in einem Versuch kürzlich
eine Bandbreite von 1,84 Petabit pro Sekunde, berichtet New Scientist.
Das entspricht ungefähr dem Äquivalent von 230 Millionen Fotos, wenn man
pro Foto eine Dateigröße von einem Megabyte annimmt.
Zum Einsatz kam hier als zentrale Komponente ein Mikrochip mit einem
photonischen Schaltkreis. Mit diesem wird Licht entdeckt, generiert,
transportiert und verarbeitet. Im Testlauf transferierte man die
Informationen über eine Distanz von 7,9 Kilometern.
Lichtkamm
Insgesamt wurden die Daten in 37 Kanäle aufgeteilt, die jeweils durch
einen eigenen Strang des verwendeten Glasfaserkabels geschickt wurden.
Diese Channels wiederum wurden über eine Art "Lichtkamm" in 223 Segmente
gegliedert, der sie jeweils in isolierte Frequenzbereich im Spektrum des
Lichts aufteilte. Die Daten wurden also defacto in verschiedene Farben
codiert und gleichzeitig versandt. Dadurch konnten Interferenzen
vermieden und die Bandbreite pro Strang massiv erhöht werden.
Es handelt sich nicht um einen allgemeinen Transferrekord. In der
Vergangenheit wurde experimentell auch schon die fast zehnfache
Bandbreite realisiert, das allerdings mit viel größerem und
energiehungrigem Netzwerkequipment und nicht durch einen einzelnen
System-on-a-Chip mit wenigen Zusatzkomponenten. Allerdings ist es ein
Weltrekord für die Datenübertragung unter Zuhilfenahme einer einzelnen
Lichtquelle. Üblicherweise müsste man laut den Wissenschaftlern für das
Erzielen einer solchen Performance über 1.000 Laser einsetzen.
Gut skalierbar
Laut Asbjørn Arvad Jørgensen, der die Forschung leitet, soll das Gerät
noch um eine Laserdiode und einen Chip zur Enkodierung der Daten für den
Versand in den einzelnen Kanälen ergänzt werden. Beides ist seiner
Ansicht nach als Teil des integrierten Schaltkreises umsetzbar, womit
das Endprodukt am Ende ungefähr die Größe einer Zündholzschachtel hätte.
Das kleine Format würde zahlreiche Möglichkeiten für den praktischen
Einsatz erlauben. Potenziell lassen sich durch die effizientere Nutzung
von Glasfaserkabeln auf diese Weise große Bandbreitensteigerungen bei
gleichzeitig deutlichen Verringerungen der Energieaufnahme
verwirklichen.
Das System soll sich zudem sehr gut skalieren lassen. Man geht davon
aus, dass man mit nur einem einzelnen Laser und dem photonischen Chip
sogar Bandbreiten von bis zu 100 Petabit/s erzielen kann. Bis sich das
System-on-a-Chip in bestehende Kommunikationsinfrastruktur integrieren
lässt, ist allerdings noch einige Entwicklungsarbeit notwendig. (gpi,
23.10.22)
