Der Internet-Turbo

Seit das Internet zu einem wichtigen Kommunikationsnetz geworden ist, werden immer höhere Anforderungen an die Datenleitungen gestellt.

Längst werden neben Telefongesprächen auch Videobilder und Grafiken verschickt. Schwachstelle im digitalen Netz sind die Schaltknoten auf den Datenautobahnen, die den wachsenden Datenstrom nur langsal bewältigen. Für viele Internet-Nutzer bedeutet WWW inzwischen nicht mehr World Wide Web sondern, Wait, Wait, Wait: warten, warten, warten.

Am Berliner Heinrich-Hertz-Institut wird an der Zukunft des Internets gearbeitet. Bisher konnte man die elektronischen Daten zwar in ultrakurze Lichtblitze umwandeln und über extrem schnelle Glasfaserkabel verschicken, aber bei jedem Schaltvorgang an den Schaltknoten mussten die Lichtblitze erst umständlich wieder in elektrische Impulse umgewandelt werden, um dann erneut als Lichtblitze wieder auf die Reise geschickt zu werden. Ein Forscherteam hat hier erstmals einen rein optischen Schalter entwickelt. Die Umwandlung von elektronischen zu optischen Impulsen entfällt dadurch, die Datenströme können schneller fliessen.

Der winzige Schalter auf dem Mikrochip ist zwar noch ein Prototyp, dennoch leistet er Gewaltiges. Bei ersten Tests gelang es, aus einem extrem dichten Datenstrom von 100 Gigabit pro Sekunde einzelne Datenpakete herauszulösen und an den richtigen Empfänger weiter zu senden. Bisherige Schalter, die Daten elektronisch sortieren, schaffen gerade mal ein Zehntel dieser Leistung.

Unter der Leitung von Hans-Georg Weber verwenden die Forscher für ihren optischen Schalter ein sogenanntes Interferometer mit Halbleiterkristallen. Mit diesem Gerät spalten die Forscher die ankommenden Lichtimpulse auf und fügen sie nach kurzer Laufzeit in separaten Bahnen wieder zusammen. Will man nun ein Bit von der Datenautobahn ableiten, braucht man nur vor und nach dem Bit, welches umgeleitet werden soll, einen kurzen Lichtblitz in die Halbleiterkristalle zu schicken. Der Lichtblitz verändert die optischen Eigenschaften und nur das ausgewählte Datenbit nimmt einen anderen Weg.

Herzstück des von den Berliner Wissenschaftlern entwickelten Schalters ist ein kleiner Laser, der extrem kurze Lichtblitze von weniger als einer Billionstel Sekunde erzeugen kann. Mit solchen Schaltgeschwindigkeiten könnte die hundertfache Information aller 24 Bände des Brockhaus in einer Sekunde durch das Internet geschickt werden.

Hans-Georg Weber, Heinrich-Hertz-Institut für Nachrichtentechnik, Berlin:
In den USA wird am Internet der Zukunft gearbeitet. Das Ziel besteht darin, dass man die Übertragungskapazität gegenüber der jetzt üblichen Übertragungskapazität um den Faktor tausend vergrößert. Wenn man das erreichen will, muss man dazu übergehen, dass Signale im Optischen geschaltet und vermittelt werden. Unser Schalter ist ein wesentlicher Baustein, der dies ermöglichen wird.

Schon 1995 berichtete die amerikanische Telefongesellschaft AT&T, dass es in ihren Netzen mehr Datenverkehr als Telefongespräche gibt.
Virtual Reality, Fernoperationen mit Robotern oder "video on demand" werden mit Hilfe des optischen Schalters bald problemlos möglich sein.