Kostengünstige, optische System-on-Chip-Technik zur Deckung des ständig wachsenden Bandbreitenbedarfs
Mit neuen Anwendungen wie mobilen Videos, virtueller Realität und dem Internet der Dinge kommen auch immer schnellere Datennetze, wobei immer mehr Daten durch die Glasfasernetze gejagt werden. Der Datenverbrauch steigt jährlich um 30 bis 50 %. „Wenn weiterhin herkömmliche technische Lösungen verwendet werden, wird dies ebenfalls einen jährlichen Anstieg der Kosten und des Stromverbrauchs um bis zu 50 % zur Folge haben, was nicht akzeptabel ist“, so James Regan, Geschäftsführer von EFFECT Photonics, dem Unternehmen, welches das EU-finanzierte Projekt RocketChip koordinierte. Um die Netzkapazität zu erhöhen, werden bis zu 40 Lichtströme unterschiedlicher Farben in jeder Faser geplant. Jede Farbe ist ein Kanal, der seine eigenen Daten überträgt – eine Technologie, die als dichtes Wellenlängenmultiplex bekannt ist. Es ist erwiesen, dass dieses Verfahren die Kapazität im Kern der Netze erhöht. Um jedoch die niedrigen Kosten und das hohe Volumen zu erreichen, das an den Netzrändern erforderlich ist, an denen Verbindungen zwischen Cloud-Computing-Rechenzentren und Mobilfunkmasten hergestellt werden, muss eine Lösung gefunden werden, mit der diese komplexe Manipulation des Lichts zu reduzierten Kosten umgesetzt werden kann, ohne den Stromverbrauch des Netzes zu erhöhen. Den Weg für optische Chips zur Datenübertragung mittels Licht frei machen Um dieses Problem zu beheben, hat RocketChip eine optische System-on-Chip-Technik entwickelt, die mehrere komplexe Lichtfunktionen auf einem einzigen winzigen Chip integriert. Dadurch werden Kosten, Größe und Verbrauch reduziert, sodass an den Netzrändern ein dichtes Wellenlängenmultiplex eingesetzt werden kann. Die Entwicklung und Herstellung schneller, kostengünstiger integrierter Optiken für ein dichtes Wellenlängenmultiplex werden in sehr kompakten Modulen zusammengefasst, um den Kunden bei verschiedenen potenziellen Telekommunikationsanwendungen zu unterstützen. Die integrierten optischen Lösungen wurden so entworfen, dass sie auf Module mit sehr kompakten Abmessungen, die sogenannten kleinen Formfaktoren, passen. Das komprimierte Volumen und die Erhöhung der Geschwindigkeit pro Kanal in Verbindung mit kleinen Formfaktoren stellen das Transceiver-Design vor wichtige technische Herausforderungen. So sind modernere Montagetechniken erforderlich und die Hardwareleistung muss auch bei höheren Geschwindigkeiten gewährleistet sein. „All diese Herausforderungen wurden von RocketChip angegangen. Nun freuen wir uns darauf, unsere letzte Entwurfsstufe zu testen und all unsere aufregenden Ergebnisse weiterzugeben“, merkt Regan an. Ein Durchbruch bei technischen Lösungen zur Befriedigung des explodierenden Bandbreitenbedarfs Aufgrund des Übergangs zur 5G-Telekommunikationsinfrastruktur besteht auf dem Telekommunikationsmarkt ein Trend in Richtung Verdichtung und Cloudifizierung. „In unserem Sektor bedeutet dies, dass die digitale Optik durch den zunehmenden Kapazitätsbedarf bei einem solchen Übergang an die Netzränder rücken muss, so dass die Rechenleistung zentralisiert werden kann“, erklärt er. Daher werden optische Transceiver, die ursprünglich für die Kommunikation zwischen Rechenzentren gedacht waren, jetzt auch zur Versorgung der Netzränder des Telekommunikationsnetzes verwendet. „Die Konvergenz zwischen Daten- und Telekommunikationsnetzen ist ein hervorragendes Beispiel dafür, wie Technologien aus einer Domäne erfolgreich auf eine andere übertragen werden können, wenn die Kosten für die jeweilige Anwendung angemessen sind.“ RocketChip erkundete diese Nutzungsmöglichkeiten. „Durch RocketChip soll EFFECT Photonics, eine Ausgründung der renommierten Technischen Universität Eindhoven, zum Marktführer für die nächste Generation von integrierten photonischen Schaltkreisen aufsteigen“, so Regan abschließend. „EFFECT Photonics bildet in seiner Rolle als industrieller Vorreiter für die Nutzung der Photonik das Herzstück des Ökosystems von PhotonDelta.“ PhotonDelta ist ein europäisches Netzwerk aus Unternehmen, Wissenseinrichtungen und Regierungen, das sich dafür einsetzt, integrierte photonische Lösungen schneller voranzubringen.
Schlüsselbegriffe
RocketChip, Netz, Chip, dichtes Wellenlängenmultiplex, Telekommunikation, Bandbreite, optischer Chip, integrierte Optik, kleine Formfaktoren, Wellenlängenmultiplex
