Nachrichten aus Licht

Datentransfer im 21. Jahrhundert

Was Gray und Bell im 19. Jahrhundert erforschten, ist bis heute das Rückgrat unseres Nachrichtenzeitalters. Nur mit einem kleinen Unterschied: Anstatt der Kupferkabel werden Glasfasern eingesetzt. Nicht Elektrizität, sondern Licht transportiert fortan die Datenvielfalt. "Mulitplexing" ist aber nach wie vor das Zauberwort, die verzahnte Verarbeitung anfallender Signale zur Mehrfachausnutzung eines Übertragungsweges.

Licht transportiert Daten
Licht transportiert Daten Quelle: ZDF

Licht besteht aus einem breiten Spektrum und ist daher heutzutage das ideale Medium, um unendlich viele unterschiedliche Nachrichtenkanäle zu generieren. Und jede Nachricht wird, wenn man es überspitzt betrachtet, immer noch gemorst. "Licht an - Licht aus" steht für die binären Codes "1" und "0". Die gegenwärtige Geschwindigkeit würde einen Telegrafisten aus dem 19. Jahrhundert jedoch zur Verzweifelung bringen. 80 Milliarden Mal in der Sekunde wird das Licht ein- und ausgeschaltet, mehr Tippbewegungen, als ein einzelner Angestellter der Western Union in seinem ganzen Leben hätte zustande bringen können.

Telegrafenstube
Telegrafenstube Quelle: ZDF

Das in der Stirnseite der Glasfaser einfallende Licht wird im Inneren an den Wänden reflektiert und zu einer Photozelle weitergeleitet. Eine einzige Glasfaser von der Stärke eines Menschenhaares kann theoretisch Zehntausende von Telefongesprächen gleichzeitig transportieren. Ein Problem unserer Zeit ist jedoch, dass die meisten Endverbraucher nicht über Glasfaserkabel ans weltweite Kommunikationsnetz angeschlossen sind, sondern über traditionelle Kupferkabel. Das heißt, jedes elektrische Signal muss ins Optische und jedes ankommende Signal vom optischen Lichtimpuls ins elektrische Signal übersetzt werden. An diesen Schnittstellen fungieren Hochleistungschips als Übersetzer.

Immer mehr Daten

Licht im Glasfaserkabel wird von den Wänden reflektiert
Licht im Glasfaserkabel wird von den Wänden reflektiert Quelle: ZDF

Auch das stetig steigende Datenaufkommen setzt die Entwickler und Telekommunikationsunternehmen vor immer größere Schwierigkeiten. Schon lange werden nicht mehr nur Sprachmitteilungen durch die Welt geschickt. Mittlerweile sind es Fotos, Filme, Musik, Daten, und alles oftmals in Realzeit. Das weltweite Datenvolumen verdoppelt sich regelmäßig alle paar Jahre. Für den Mobilfunk bedeutet dies, dass die Funkzellen kleiner und leistungsfähiger werden müssen, um dieses Datenansturms Herr zu werden. Für die Glasfasersysteme, dass sie immer mehr Frequenzen bearbeiten müssen.

Die letzten 130 Jahre haben aber gezeigt: Wissenschaftler finden immer wieder Wege, neue Technologien zu entwickeln, so wie Bell und Gray vor 130 Jahren das Zeitalter der Vielfachübertragung begründeten.

Hightech in Miniaturform

Schaubild wachsendes Datenvolumen
Schaubild wachsendes Datenvolumen Quelle: ZDF

Heute es völlig alltäglich, mit dem Telefon oder dem Handy zu kommunizieren. Innerhalb weniger Sekunden kann eine Sprachverbindung zu fast jedem Flecken auf unserem Planeten hergestellt werden. Das eigentlich Verblüffende an diesem Vorgang ist jedoch die unsichtbare Technik, die sich hinter der Steckdose oder dem Mobiltelefon verbirgt.

Versucht beispielsweise jemand in New York, über das Festnetz eine Handynummer in Japan anzurufen, wird das Signal im Netzknoten New Yorks ins globale Glasfasernetz eingespeist, rast über den amerikanischen Kontinent und durch Seekabel auf dem Grund des Pazifiks nach Fernost. Dort wird das Signal ins Mobilfunknetz weitergeleitet und das Handy lokalisiert.

Hin und wieder zurück

Noch entsteht aber keine Sprachverbindung. Denn die Funkzelle, die das Handysignal aufspürt, sendet zuerst ein Bereitschaftssignal mit der Botschaft zurück nach New York, dass der Teilnehmer lokalisiert und empfangsbereit ist. Erst wenn diese Antwort in New York ankommt, wird die eigentliche Sprachverbindung aufgebaut.

Das Signal läuft also dreimal durch den Ozean, bevor es beim Angerufenen klingelt. Der ganze, vollautomatische Vorgang dauert nur die unvorstellbar kurze Zeit von Millisekunden.

Immer noch Kabel

Auch heute noch sind Kabelverbindungen - wie schon im 19. Jahrhundert - die Basis unserer Telekommunikation. Auf die Frage, wie ein Telefonat von Europa nach Amerika übertragen wird, antworten fast alle: per Satellit. Aber die Kommunikation via Weltraum umfasst nur 20 Prozent des weltweiten Datenaufkommens,Tendenz sinkend. Es ist das weltweite Glasfasernetz, das die Menschheit zu einer globalisierten Datengesellschaft formt.

Kabel wird im Meer verlegt
Kabel wird im Meer verlegt Quelle: ZDF

Auf den Weltmeeren liegen Glasfaserkabel, die 1000 Gigabyte pro Sekunde gleichzeitig übertragen können - so viel wie etwa 62 Millionen Telefonate zusammen. Was 2008 als Gipfel der Übertragungsgeschwindigkeit gilt, wird in wenigen Jahren veraltet sein. Rund um die Uhr lässt eine Flotte von Seekabelverlegern auf allen Weltmeeren neue Glasfaserstränge in die Tiefen der Ozeane ab, die den wachsenden Datendurst und -verkehr bewältigen sollen.

Konvergenz auf allen Ebenen

"Konvergenz" ist das Zauberwort der anvisierten Zukunft: die Zusammenfassung von Sprach- und Datendiensten, von Mobilfunk- und Festnetz. Wer hätte früher gedacht, dass man über ein Handy nicht nur telefonieren, sondern auch Fotos verschicken oder gar fernsehen kann? Oder wer hätte gedacht, dass man mittels eines Computers telefoniert?

Eine immer stärkere Konvergenz auf allen Ebenen setzt sich durch: der Netze, der Dienste und auch der Endgeräte. Diese Vielfalt muss gemanagt werden. Letztendlich ist die Telekommunikation ein großes Netz, eine große Industrie, die in der Zusammenarbeit funktionieren muss. Und das ist die Herausforderung des 21. Jahrhunderts für die Netze und ihre Betreiber.

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