Hochgeschwindigkeit im Internet. Vor kurzem fand die Winter-Olympiade in Italien statt – und vermutlich haben einige die Highlights des Tages jeweils abends in einer der 10minütigen Zusammenfassungen angeschaut. Wurde dies über „Youtube“ gemacht, sind das ungefähr 4,8 Milliarden Bits, die aus den USA ins hiesige Wohnzimmer übertragen werden mussten.
Das ist eine riesige Datenmenge. In diesem Rahmen war aktuell Prof. Dr. Laurent Schmalen vom KIT bei uns und hat uns in diese „Hochgeschwindigkeitsdatenübertragung“ eingeführt. Ein Bit ist dabei die kleinste Informationseinheit und kann nur zwei Zustände haben: Eine 0 oder eine 1. Das heißt: Das besagte Video besteht aus 4,8 Milliarden 0en oder 1en und das umfasst das gesamte Video – von den Bildern über den Ton bis hin zu den Protokollinformationen; das Video ist letztlich also einfach eine sehr lange Folge aus 0en und 1en. Wird dieses Video nun von zuhause aus abgerufen, läuft diese Anfrage zunächst, je nach Art des Anschlusses, über etwa ein Kupferkabel zu einem Verteiler, dann zu Multifunktionskästen, weiter ins Metronetz und von dort ins Kernnetz, das die großen Städte in Deutschland umfasst (also zum Beispiel Stuttgart, Leipzig oder Hamburg). Da das Video in unserem Beispiel aber auf Rechnern in den USA liegt, geht es via Glasfaserkabel über 10.000 km unter dem Ozean weiter – und von dort wird das Video mit seinen 4,8 Milliarden Bits (das sind umgerechnet ungefähr 0,6 Gigabyte) zurück ins Wohnzimmer nach Deutschland geschickt. Dies alles geschieht in rasender Geschwindigkeit (Licht legt in Glasfaserkabeln circa 200.000 Kilometer pro Sekunde zurück und Glasfaserkabel übertragen mehrere Terabit pro Sekunde, so dass das Video „quasi sofort“ verfügbar ist). Dass dies so gut funktioniert, liegt an komplexer Mathematik und Physik, die sich dahinter verbirgt: Polarisation, orthogonale Wellen, Lichtwellen, Strahlteiler, Photodyoden, Galois-Körper, spektrale Effizienz, Wellenlängenmultiplex – um nur ein paar Begriffe zu nennen, die relevant sind. Herrn Schmalens Forschungsgebiet sind vor diesem Hintergrund die „Fehlerkorrekturverfahren“. Vereinfacht gesagt: Informationen zum genannten Video werden im Glasfaserkabel via Lichtwellen transportiert; auf diesem Wege gibt es aber aus verschiedenen Gründen einige Störungen („Bitfehler“). Würden diese Fehler nicht korrigiert, käme das Video mit schlechtem Bild, fehlenden Pixeln oder fehlerhaftem Ton an. Diese Fehler müssen daher korrigiert werden – mit ebenfalls sehr komplexen Verfahren (dabei werden zusätzliche, geschickt berechnete „Prüfbits“ mitgesendet, mit deren Hilfe Übertragungsfehler letztlich automatisch erkannt und korrigiert werden können). Dass diese Verfahren funktionieren, sieht man daran, dass das Video in einwandfreier Qualität abrufbar ist, obwohl es eine solche Reise hinter sich hat. Kurzum: Ganz herzlichen Dank an Herrn Schmalen, der uns das schwierige Thema wirklich verständlich erklärt hat! Dass er immer wieder Experimente gezeigt hat oder auch ein echtes Glasfaserkabel und einen echten Mikrochip mitgebracht hat, machte alles sehr anschaulich und praxisnah; so war es sehr interessant, einmal ein Glasfaserkabel zu sehen, das im Kern einfach aus sehr reinem Glas besteht, dann von einer weiteren Glasschicht umgeben ist und anschließend mehrfach mit Kunststoff ummantelt wird. Und wer abschließend mehr rund um diese AG erfahren möchte, hier geht’s noch zur → AG-Seite.
