Chinesische Forscher haben eine bidirektionale Datenübertragung mit einer Geschwindigkeit von 3,2 Petabit pro Sekunde über eine einzige Glasfaser demonstriert und damit einen neuen Weltrekord für die Bandbreite von Glasfaserkommunikationslinien aufgestellt. Zur Veranschaulichung: Über einen solchen Kanal könnten in nur einer Sekunde mehr als 20.000 Filme in 4K-Auflösung übertragen werden. Die Tests wurden vom Chinesischen Staatslabor für optische Kommunikationstechnologien und -netze (Teil der China Information Communication Technologies Group, CICT) in Zusammenarbeit mit dem Peng Cheng Laboratory und Fenghuo Fujikura Fiber Optic Technology durchgeführt. Die Ergebnisse der Arbeit wurden bei der führenden internationalen wissenschaftlichen Fachzeitschrift Journal of Lightwave Technology eingereicht, und über den Erfolg berichtete zuerst die Tageszeitung Science and Technology Daily.
Das „Obergrenzen“-Problem von Einmodenfasern
Die rasanten Fortschritte der künstlichen Intelligenz, die Skalierung des Trainings neuronaler Modelle und das Wachstum der Anzahl von Rechenzentren haben zu einem explosiven Anstieg des Netzwerkverkehrs geführt. Herkömmliche Einmoden-Glasfasersysteme, die auf dem G.652-Standard basieren, nähern sich ihrer Kapazitätsgrenze von etwa 100 Tbit/s beim Betrieb in den C+L-Bändern. Eine bloße Erweiterung des Spektralbereichs reicht nicht mehr aus, um diese „Obergrenze“ signifikant zu überwinden, was Forscher dazu zwingt, nach Architekturlösungen der nächsten Generation zu suchen. Genau in diesem Kontext wurde ein innovatives Mehrkernfasersystem entwickelt.
Architektur der 24-Kern-Faser und Multiplexing
Das Forschungsteam nutzte ein 10,3 Kilometer langes Segment einer 24-Kern-Glasfaser und kombinierte dabei die Mehrband-Multiplexierung in den S+C+L-Bändern mit einer räumlichen Multiplexierung über die Kerne. Dadurch wurden Tausende von parallelen Datenübertragungskanälen geschaffen, wodurch die Gesamtkapazität einer einzelnen Faser im Vergleich zum Grenzwert für eine herkömmliche Einkernfaser um das 32-Fache gesteigert werden konnte. Das System verwendet kommerzielle kohärente optische Module und probabilistische Formungsmodulationsverfahren höherer Ordnung, die eine stabile bidirektionale Echtzeitübertragung gewährleisten. Laut Yan Chao, einem leitenden Ingenieur für optische Systeme am Labor, erreichte die Geschwindigkeit pro Kanal 400 Gbit/s im S-Band und 1,2 Tbit/s in den C+L-Bändern.
Übersprechunterdrückung und industrielle Anwendbarkeit
Eine zentrale ingenieurtechnische Herausforderung bei der Arbeit mit Mehrkernfasern ist die Unterdrückung des Übersprechens zwischen benachbarten Kernen. Die Entwickler optimierten die räumliche Anordnung der Kerne, wodurch gegenseitige Störungen effektiv reduziert und das Verfahren der Signalausrichtung vereinfacht wurden. Dieser Ansatz sorgt für ein Gleichgewicht zwischen maximaler Übertragungsleistung und der praktischen Eignung der Technologie für den industriellen Einsatz. Laut Yan Chao bestätigt die demonstrierte Lösung das industrielle Potenzial von Mehrkernfasern als Mittel zur Erweiterung der Bandbreite von Backbone-Netzwerken.
Perspektiven für 6G-Infrastruktur und Rechencluster
Eine Übertragungsgeschwindigkeit von 3,2 Pbit/s eröffnet Möglichkeiten zur Vernetzung großer Rechenzentren, zum Aufbau von Daten-Backbone-Netzwerken der nächsten Generation und zur Gestaltung der 6G-Kommunikationsinfrastruktur. In einer Zeit, in der die von KI-Systemen und verteilten Rechenclustern erzeugten Datenmengen weiterhin exponentiell wachsen, werden Mehrkern-Glasfasersysteme zu einem kritischen Element der digitalen Infrastruktur. Der chinesische Meilenstein, der in einer wissenschaftlichen Publikation festgehalten wurde, festigt die Position des Landes im Rennen um die technologische Führung im Bereich der optischen Kommunikation und setzt einen neuen Maßstab für die internationale Forschung auf diesem Gebiet.
