03.06.2020

Micro-Comb: Mit neuem Chip 1000 HD-Filme in der Sekunde herunterladen

Australische Wissenschaftler haben die weltweit schnellste Internetdaten-Geschwindigkeit von 44,2 Terrabit pro Sekunde erreicht, die ausreicht, um 1000 HD-Filme in einer Sekunde herunterzuladen. Dies sei ein Fortschritt, der dazu beitragen kann, die Kapazität von Netzwerkverbindungen auf der ganzen Welt zu erhöhen, so die Forscher.
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(c) Monash.edu - Australische Forsher erzielen Durchbruch bei Datenünbertragungs-Technologie.
(c) Monash.edu - Australische Forsher erzielen Durchbruch bei Datenünbertragungs-Technologie.

Australischen Forschern ist es gelungen mithilfe eines einzelnen optischen Chips, der als Micro-Comb bezeichnet wird, eine Datenübertragungs-Geschwindigkeit von 44,2 TBit/s zu erzielen. Die durchschnittliche Download-Geschwindigkeit Australiens beträgt 43,4 Mbit /s. Zum noch besseren Verständnis: Micro-Comb erzeugt genug “Speed” um 1000 Filme in HD innerhalb einer Sekunde herunterzuladen. Oder anders gesagt: die in der Studie der Forscher dargelegte Geschwindigkeit ist millionenfach schneller als bisher.

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Globales Rennen um Micro-Comb: In fünf Jahren kommerziell?

In ihrem Forschungsbericht, der im Magazin Nature Communications veröffentlicht wurde, beschreiben die Forscher rund um Bill Corcoran von der Monash University – in Kooperation mit den Universitäten Swinburne und RMIT –  die Einsatzmöglichkeiten in der Praxis. Ihre Technologie habe genug Kapazität, um 1,8 Millionen Haushalte in Melbourne mit High-Speed-Internet zu versorgen. Oder auch, um Länder bei ihrer Netz-Infrastruktur zu unterstützen.

Der Regenbogen unter den Lasern

Ein Micro-Comb ist den Forschern zufolge kleiner und leichter als bisher vorhandene Telekommunikations-Hardware. Er ersetzt 80 einzelne Laser und verhält sich wie ein Regenbogen, der aus Hunderten von hochwertigen, unsichtbaren Infrarotlasern besteht. Jeder davon kann als separater Kommunikationskanal verwendet werden.

In fünf Jahren kommerziell?

“Momentan gibt es ein globales Rennen, um diese Technologie auf ein kommerzielles Stadium zu bringen, da der Micro-Comb in einer wirklich breiten Palette bestehender Technologien nützlich ist. Ich würde vermuten, dass wir Geräte wie das unsere in zwei bis drei Jahren für Forschungslabors und in etwa fünf Jahren für den ersten kommerziellen Einsatz sehen könnten”, schätzt Bill Corcoran.

Netflix & YouTube. Qualität herabgesetzt

Eine Notwendigkeit, wie der Forscher meint. Corona habe nämlich der Welt gezeigt, was es bedeutet, wenn die Internet-Infrastruktur stärker belastet wird. Der weltweite Lockdown führte zu einem Anstieg der Internetnutzung, und viele Streaming-Anbieter mussten die Qualität ihrer Dienste herabsetzen, um mit dem erhöhtem Datenverkehr fertig zu werden. Darunter etwa Youtube und Netflix, die  ihre Bildqualität in Europa reduzierten, um Bandbreite freizugeben.

Probleme mit “datenhungriger Tech”

“In Großbritannien hat sich der Datenbedarf zur ‘daytime’ mehr als verdoppelt, und es wurden besondere Anstrengungen unternommen, um sicherzustellen, dass die Verbindungen zuverlässig sind. Diese zusätzliche Nutzung gibt uns einen kleinen Einblick in Kapazitätsprobleme, die Netzwerke in nur wenigen Jahren sehen werden – insbesondere, wenn wir anfangen, über 5G datenhungrige Online-Technologien wie selbstfahrende Autos und das Internet der Dinge breiter zu benutzen”, sagt Corcoran.

Kompatibel mit Glasfaser-Netz

Und er führt aus: “Daher benötigen wir neue kompakte Technologien, wie unser Gerät in Fingernagelgröße, um die Daten-Kapazität unserer Netzwerke elegant zu erweitern, um den Platz- und Stromverbrauch, sowie die Kosten zu senken und gleichzeitig die Datenübertragungsrate zu erhöhen. Unsere Demonstration zeigt auch, dass das von uns hergestellte Gerät mit der bereits vorhandenen Glasfaser-Infrastruktur kompatibel ist”.

Diese Geschwindigkeit, so die Wissenschaftler, wurde erreicht, indem das neue Gerät an eine vorhandene Glasfasertechnologie angeschlossen wurde, wie sie im Breitband-Internet verwendet wird. Sie testeten die Übertragung auf 76,6 Kilometern Glasfasern zwischen dem Melbourne City Campus des RMIT und dem Clayton Campus der Monash University.

Infrastruktur dafür bereits vorhanden

Die Wissenschaftler platzierten den Micro-Comb auf diesen optischen Fasern und sandten maximale Daten über jeden Kanal, um die maximale Internetnutzung über vier TeraHertz Bandbreite zu simulieren. Basierend auf den Ergebnissen glaubt Corcoran, dass die Fasern, die bereits Teil der Internet-Infrastruktur im Boden sind, jetzt und in Zukunft das Rückgrat von Kommunikationsnetzen sein könnten.

Internetverbindungen skalieren

“Und hier geht es nicht nur um Netflix, sondern auch darum, wofür wir unsere Kommunikationsnetzwerke nutzen”, fügt er hinzu. Aktuelle Entwicklungstendenzen, der Lockdown, Mobility, eine durch die Corona-Krise verstärkte Home-Office-Kultur – darauf und auf mehr bezieht sich der Wissenschaftler, wenn er nach einer Veränderung verlangt.

“Wir haben in den letzen Monaten einen kleinen Vorgeschmack erlebt, wie normale Nachfrage nach Internet-Infrastruktur zukünftig aussehen wird. Es zeigt uns wirklich, dass wir in der Lage sein müssen, die Kapazität unserer Internetverbindungen zu skalieren”.

⇒ Zum Forschungsbericht

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Die Verwendung von Kohlefaser in der Industrie hat in den letzten Jahren stark zugenommen – insbesondere in Bereichen wie der Luft- und Raumfahrt, dem Automobilbau und der Windenergie. Kohlefaser überzeugt durch ihre hohe Festigkeit bei geringem Gewicht, doch ihre Herstellung ist ressourcenintensiv und teuer. Ein großes Problem stellt der hohe Verschnitt bei der Produktion dar: In der Industrie landen im Durschnitt bis zu 30 Prozent der Rohstoffe im Abfall. Diese Materialverluste sind nicht nur ökonomisch ineffizient, sondern auch aus ökologischer Sicht problematisch, da Kohlefaser biologisch nur schwer abbaubar ist.

Carbon Cleanup setzt auf KI

Das 2020 gegründete Linzer Startup Carbon Cleanup rund um Gründer Jörg Radanitsch hat sich diesem Problem angenommen und zum Ziel gesetzt, Kohlenstofffasern aus Industrieabfällen aufzubereiten und wiederverwendbar zu machen. Konkret hat das Startup eine mobile Aufbereitungsanlage entwickelt, um Carbonfasern direkt vor Ort beim Kunden aufzubereiten. 

Zum Herzstück der Anlage gehört nicht nur die mechanische Aufbereitung der Kohlenstofffasern. Im Hintergrund läuft auch eine Software, die eine KI-gestützte visuelle Erkennung der zugeführten Rohstoffe ermöglicht.

“Wir haben ein KI-generiertes Datenblatt entwickelt, das automatisch die Charakteristika von eingehendem Material erkennt und den Wert des Rezyklats bestimmt“, so Radanitsch. “Bevor das Material in unsere Anlage kommt, wissen wir schon, welche mechanischen Eigenschaften es haben wird. Das ist entscheidend für die Qualität und den Marktwert des Endprodukts.”

Gründer Jörg Radanitsch | (c) Carbon Cleanup

Entwicklung der zweiten Generation an Anlagen

Während die erste Anlage des Unternehmens für R&D-Zwecke dient und über eine Kapazität von 30 Tonnen pro Jahr verfügt, konnte das Unternehmen über den Sommer eine zweite Anlage in Betrieb nehmen. „Unsere zweite Anlagengeneration ist im August fertiggestellt worden. Die Produktionskapazität ist dreimal so hoch wie bei unserer ersten Anlage. Damit sind wir jetzt in der Lage, deutlich mehr und auch verschiedene Kompositabfälle zu verarbeiten.“

Besonders stolz ist Radanitsch auf die gestiegene Materialqualität: „Das neue Aggregat ist viel stärker, was uns mehr Flexibilität bei der Verarbeitung der Materialien gibt. Wir können jetzt eine Vielzahl an Abfällen effizienter recyceln, was die Qualität der Produkte erheblich verbessert.“

Ein wichtiger Baustein für den Erfolg von Carbon Cleanup war die Unterstützung durch die Austria Wirtschaftsservice (aws). “Das Seed-Financing der Austria Wirtschaftsservice hat uns erlaubt, nicht nur unsere Forschung und Entwicklung voranzutreiben, sondern auch in Marketingaktivitäten zu investieren, die für uns als Hardware-Startup besonders wichtig sind“, erklärt Radanitsch.

Luftfahrtindustrie und Kooperation mit KTM Technologies

Eine der spannendsten Entwicklungen bei Carbon Cleanup ist der Einsatz ihrer recycelten Materialien im 3D-Druck, besonders in der Luftfahrtindustrie. “Wir liefern im Tonnenmaßstab Kunststoffgranulate, die mit unserer Rezyklatfaser verstärkt sind. Diese werden in großen 3D-Druckern verwendet, um Formen zu bauen, die dann für die Produktion von Flugzeugteilen genutzt werden”, so der Gründer.

Zudem arbeitet Carbon Cleanup mit dem österreichischen Motorradhersteller KTM zusammen. Gemeinsam arbeiten beide Unternehmen an einem geschlossenen Materialkreislauf, bei dem Post-Consumer- und Post-Industrial-Abfälle von KTM Technologies recycelt und für die Herstellung neuer Bauteile genutzt werden. Spezifisch handelt es sich um das Recycling der Teile des Rennmodells “X-Bow GT2”, dessen Rahmen zu 100 % aus Carbonfasern besteht. Durch Unfälle entsteht eine große Menge an beschädigtem Material, das normalerweise als Abfall betrachtet wird. Mit der Partnerschaft von KTM und Carbon Cleanup wird dieses Material zurück in den Kreislauf gebracht. 

(c) Carbon Cleanup

“KTM Technologies war von Anfang an ein Vorreiter. Sie testen unsere recycelten Materialien bereits erfolgreich in ihren Motorrädern“, betont Radanitsch.

Das Besondere an dieser Kooperation ist das sogenannte Closed-Loop-Material, das zu 100 Prozent aus dem Abfallstrom von KTM Technologies besteht. „Die Herausforderung ist, die Materialien zirkulär zu sammeln und in die Produktion zurückzuführen. Das Sammeln und die Qualität sind dabei entscheidend. Aber wir haben gezeigt, dass wir sogar leistungsfähigere Materialien aus Abfall herstellen können”, so der Gründer.

(c) Carbon Cleanup

Die nächsten Schritte von Carbon Cleanup

Das Geschäftsmodell von Carbon Cleanup basiert derzeit auf zwei Einnahmequellen: Zum einen bietet das Unternehmen Kunden einen Recycling-Service an, bei dem diese für die umweltgerechte Entsorgung des Materials bezahlen. Dafür wurde eine eigene Logistikstruktur aufgebaut. Zum anderen werden die Faserverbundkunststoffe an weitere Abnehmer verkauft. Derzeit liefert das Startup 98 Prozent der aufbereiteten Granulate ins Ausland. “Für eingehendes Material sind die Hauptmärkte neben Österreich vor allem Deutschland und Italien. Der Materialzufluss ist für uns derzeit jedoch kein Engpass, sodass wir gezielt das für uns passende Material auswählen können”, so der Gründer abschließend.


*Disclaimer: Das Startup-Porträt erscheint in Kooperation mit Austria Wirtschaftsservice (aws)

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AI Summaries

Micro-Comb: Mit neuem Chip 1000 HD-Filme in der Sekunde herunterladen

  • Australischen Forschern ist es gelungen mithilfe eines einzelnen optischen Chips, der auch als Micro-Comb bezeichnet wird, eine Datenübertragungs-Geschwindigkeit von 44,2 TBit/s zu erzielen.
  • Zum noch besseren Verständnis: Micro-Comb erzeugt genug “Speed” um 1000 Filme in HD innerhalb einer Sekunde herunterzuladen.
  • Unsere Demonstration zeigt auch, dass das von uns hergestellte Gerät mit der bereits vorhandenen Glasfaser-Infrastruktur kompatibel ist”.
  • Wir hätten in den letzen Monaten einen kleinen Vorgeschmack erlebt, wie normale Nachfrage nach Internet-Infrastruktur zukünftig aussehen wird.

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