Sind Glasfaser-Unterwasserkabel zwischen den Kontinenten bald überflüssig?
Forschungserfolg: Übertragung von 1 TBit/s via Laser durch die Luft
Zusammen mit europäischen Partnern hat ein Forscherteam der ETH Zürich mittels Laser ein Terabit an Daten pro Sekunden über eine Strecke von 53 Kilometern übertragen. Die Teststrecke verlief vom Jungfraujoch nach Bern und war wesentlich anspruchsvoller als beispielsweise eine Datenübertragung zwischen einem Satelliten und einer Bodenstation. Da es bisher nur gelang, entweder kleine Bandbreiten (wenige Gigabit) über große Distanzen oder große Bandbreiten über kurze Distanzen (wenige Meter) per Freilandlaser zu übertragen, ist das Laser-System der Schweizer ein großer Durchbruch.
Störende Turbulenzen von Luftteilchen erfolgreich ausgleichen
Der Weg des Lasers führte durch dichte Atmosphäre nahe am Boden. Hier beeinflussten zahlreiche Turbulenzen der Luftgase die Bewegung der Lichtwellen. Das wirkt sich störend auf die Informationsübertragung aus. Denn diese Turbulenzen bewirken, dass die Lichtwellen im Inneren und an den Rändern des relativ breiten Lichtstrahls mit unterschiedlicher Geschwindigkeit wandern. Obwohl der Laser moduliert wird, um hohe Übertragungsraten zu ermöglichen, können diese Turbulenzen trotzdem zu falschen Ergebnissen führen. Die Lösung der Forscher ist ein Miko-Elektro-Mechanisches-System (MEMS): 97 bewegliche Mikrospiegel korrigieren die Phasenverschiebung bis zu 1.500 Mal in der Sekunde. Auf diese Weise werden die optischen Signale um den Faktor 500 verbessert.
Verfahren nach oben skalierbar: 40 Kanäle = 40 TBit/s
Das Verfahren wurde zunächst nur mit einer Wellenlänge getestet (= 1 TBit/s). Für praktische Anwendungen in der Zukunft lasse sich das Laser-System aber ohne Probleme auf 40 Kanäle hochskalieren. Auf diese Weise wären deutlich größere Übertragungsraten von 40 Terabit pro Sekunde möglich.
Laser anstatt Glasfaser-Tiefseekabel: Das Rückgrat des globalen Internets
Ein dichtes Netzwerk aus Glasfaserkabeln bildet das Rückgrat des globalen Internets und transportiert mehr als hundert Terabit pro Sekunde zwischen den Netzwerkknoten. Eine ganze Reihe dieser Kabel verläuft am Meeresgrund und verbindet die Kontinente miteinander. Aber die Verlegung der Kabel in der See ist sehr kostspielig. Außerdem sind Reparaturen oft aufwändig und langwierig.
Der Erfolg der ETH Zürich könnte diesen Aufwand in Zukunft bald deutlich reduzieren. Denn die optische Übertragung von großen Datenmengen durch die Luft mit Hilfe eines Lasers bietet einige Vorteile: So sind mit Hilfe der Laser-Technologie in Zukunft zum Beispiel Backbone-Verbindungen über erdnahe Satelliten-Konstellationen möglich. Diese sind wesentlich kostengünstiger und außerdem schneller zu errichten als Glasfaser-Tiefseekabel.
Praxis-Beispiel Alaska: Beschädigtes Tiefseekabel wird mit Satelliten-Internet ersetzt
In Zukunft ist denkbar, dass mit Hilfe der Laser-Technologie die optische Datenübertragung langfristig eine echte Alternative für Tiefseekabel ist. Ein aktuelles Beispiel aus Alaska zeigt, wie schon heute optische Datenübertragung via Satelliten-Internet bei beschädigten Unterwasserkabeln als temporäre Lösung dienen kann.
Am 13. Juni 2023 hat ein Eisschaden ein Unterseekabel in Alaska beschädigt. Das führte zu erheblichen Beeinträchtigungen. Denn durch die Beschädigung des Kabels am Meeresgrund war nicht nur das Internet unterbrochen. Auch das Handynetz war betroffen, Notrufe funktionierten nur eingeschränkt und Geldautomaten sowie Bezahlterminals waren gestört. Ein Reparaturschiff kann aber frühestens Anfang August eintreffen und das Kabel unter Wasser reparieren. Bis zur erfolgreichen Reparatur versucht man, die Konnektivität der betroffenen Gemeinden temporär über Satelliten-Internet wiederherzustellen.
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