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MIMO in der Glasfaser: Space Division Multiplex vervielfacht den Durchsatz

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100 Gigabit pro Sekunde und Wellenlänge auf Glasfaser-Langstrecken sind schon seit Jahren technische Realität und beispielsweise im TeraStream-Testnetz der Deutschen Telekom in Kroatien in Gebrauch. Da bis zu 96 Wellenlängen gleichzeitig genutzt werden können, ergibt sich pro Faser eine Kapazität von 9,6 Terabit/s. Mit feinstufigerer Modulation und Polarisationsmultiplex hat Coriant jetzt bei einem Feldversuch im Netz der österreichischen A1 Telekom zwischen Salzburg und Wien 400 GBit/s pro Farbe über eine Distanz von 660 Kilometern demonstriert, was die Faserkapazität auf einen Schlag vervierfacht.

Few-Mode-Fasern (links) und Coupled-Core-Fasern transportieren ähnlich wie MIMO beim WLAN mehrere Signale gleicher Frequenz, was die Leitungskapazität vervielfacht.

(Bild: Richardson et al. )

Raffinierter ist der Betrieb mit mehreren parallelen Ausbreitungs-Moden: Ähnlich der MIMO-Technik beim WLAN kann eine Multimode-Faser (MMF) mehrere Lichtsignale gleicher Wellenlänge parallel transportieren. Bei optischer Übertragungstechnik ist dafür der Begriff Space Division Multiplex (SDM) geläufig. Auch das hat Coriant zusammen mit A1 erprobt: Dabei liefen auf einer herkömmlichen MMF über 1245 km drei Signale parallel, sodass sich rechnerisch eine Faserkapazität von 57,6 TBit/s ergab (100 GBit/s × 96 Farben × 2 Polarisationen × 3 Moden).

Einem Aufsatz von Forschern der Universität Southampton, den OFS Labs und AT&T Research zufolge sollen MMF mit 50 und 62,5 µm Kerndurchmesser über 100 Moden transportieren können. Allerdings begrenze dabei der Störeffekt DMGD (Differential Mode Group Delay) die Reichweite, weil seine Kompensation in der Praxis zuviel Rechenleistung erfordere. Mit optimierten Few-Mode-Fasern (FMF), die einen niedrigen DMGD aufweisen, sollen dagegen auch mehr als die von Coriant verwendeten 3 Moden möglich sein: Richardson, Fini und Nelson berichten von erfolgreichen Versuchen mit 6 Moden und Arbeiten an 12-Moden-Systemen.

Multi-Core-Fasern (rechts) ersetzen mit mehreren in einer gemeinsamen Hülle steckenden Kernen gebündelte Glasfaser-Leitungen. Das Beseitigen des dann entstehenden Übersprechens erfordert zusätzliche Elektronik und begrenzt die Kernzahl in der Praxis auf etwa ein Dutzend.

(Bild: Richardson et al. )

Hinter SDM steckt noch ein zweiter Ansatz: Die Leitungskapazität soll mit mehreren Kernen innerhalb einer Faser (Multi Core Fiber, MCF) weiter gesteigert werden, statt wie bisher üblich mehrere herkömmliche Glasfasern parallel zu verlegen. Laut Richardson et al. sind Systeme mit 7 oder 12 Kernen praktikabel, während bei 19 Kernen das Übersprechen schon wieder so hoch sei, dass nur noch 10 Kilometer Distanz zu überbrücken wären. (ea)