Optimierung der Breitband-Internetverbindungen
Internet- und Breitbandanwendungen, die wir Tag für Tag über unsere angeschlossenen Geräte nutzen, erfordern enorme Bandbreiten. Der damit verbundene Breitbandverkehr, insbesondere für videogestützte Anwendungen, steigt mit einer jährlichen Wachstumsrate von über 50 %. Möchte die Gesellschaft mit diesen Entwicklungen Schritt halten, muss sie die Leistung ihrer tragenden Breitbandnetze kontinuierlich sowie anpassbar und kosteneffektiv nachrüsten. Mit dem Einsatz des Raummultiplexverfahrens (Space Division Multiplexing, SDM) gewährleistet das INSPACE-Projekt die Nachhaltigkeit der sich auf das Breitbandinternet stützenden Gesellschaft von heute. „Unser Ziel war die Entwicklung innovativer Netzwerklösungen, die eine Skalierbarkeit der Netzkapazität über die derzeitigen Lösungen hinaus zu bieten hat sowie kosten- und energieeffizient ist“, sagt der technische Leiter des Projekts, Ioannis Tomkos. „Uns sind bedeutende konzeptionelle und technische Fortschritte auf dem Gebiet der optischen Vernetzung gelungen, von denen nun viele von renommierten Forschungsgruppen weltweit angewandt werden.“ Kernfelder der Entwicklung Das Projekt konzentrierte sich auf drei Kernentwicklungsbereiche. Am Beginn stand die Implementierung eines verbesserten Software-definierten und gesteuerten Hochdurchsatz-Netzwerkknotens. Deshalb mussten die Projektforscher zunächst neue Hardware konzipieren und entwickeln, die den aus mehreren Netzwerkrichtungen und Glasfaserverbindungen eingehenden Netzwerkverkehr gleichzeitig bewältigen kann. Zweitens wurden innerhalb des Projekts neue Lichtwellenleiterübertragungsmodelle und Störungsminderungslösungen entwickelt. „Auf diese Weise konnten wir eine exzellente Systemleistung und Signalübertragung über sehr große Entfernungen erreichen, wie es in Kernnetzen erforderlich ist“, erklärt Tomkos. Zu guter Letzt entwickelte das Projekt Algorithmen zur Optimierung von Netzwerkressourcen. Diese Algorithmen verfügen über eingebaute Steuerungsebenenerweiterungen, um wirkungsvoll die effektive Handhabung aller verfügbaren Ressourcen in den Bereichen der optischen Frequenz/Wellenlänge (d. h. über mehrere Wellenlängen/Frequenzbänder) und im Raum (d. h. in mehreren Fasern) zu unterstützen. Wettbewerbsvorteil in Sicht Mit ihrer Arbeit an diesen Aspekten sind die INSPACE-Forscher an die Spitze des Gebiets der optischen Netzwerke innerhalb von SDM gelangt, wobei dieses Thema zum Zeitpunkt der Projekteinführung noch ganz in den Anfängen steckte. „Während der Laufzeit des Projekts stand INSPACE im intensiven Wettbewerb mit anderen großen Forschungsprogrammen weltweit, etwa in Japan und den USA“, wie Tomkos berichtet. Die einzigartige Erweiterung des SDM-Ansatzes um spektral-flexible Konzepte für optische Netzwerke verschaffte INSPACE jedoch den Vorteil. „Wir konnten das durch die Implementierung der sogenannten räumliche Integration optischer Netzwerkelemente für ein auf Superkanälen beruhendes spektral-flexibles optisches Netzwerk realisieren“, erklärt Tomkos. „Wir haben das auf eine Weise gemacht, dass sie für mehrere parallele WDM-Systeme, die über mehrere räumliche Dimensionen laufen, genutzt werden können, wodurch das Potenzial für eine enorme Kapazitätsskalierung und Senkung der Kosten pro Bit durch Integration und gemeinsame Nutzung von Lichtwellenleitern/Komponenten geschaffen wird.“ Tomkos zufolge hofft die gesamte wissenschaftliche Gemeinschaft des Bereichs optische Kommunikation/Vernetzung, dass SDM in Kombination mit spektral flexiblen optischen Netzwerklösungen, etwa dem bei INSPACE als „Spatially-Spectrally Flexible Optical Networking” (SS-FON) bezeichneten räumlich-spektral flexiblen optischen Netzwerk, zur Schlüssellösung für den sich abzeichnenden Kapazitätsengpass werden wird.
Schlüsselbegriffe
INSPACE, Breitband, Internet, SDM, Raummultiplexverfahren, Brandschutz, optische Kommunikationstechnik
