Feature Stories - Breitbandleitungen werden leistungsfähiger
Stellt man sich das Internet als über Milliarden Kilometer verzweigte Rohrleitungsnetze vor, durch die Informationsstückchen rund um die Welt transportiert werden, so leuchtet es ein, dass die Chancen auf Verzögerungen oder sich bildende Datenstaus steigen, je mehr Daten wir versuchen durch sie hindurchzupumpen. Und da das Internet stetig von einem einfachen Dokumentennetzwerk zu einem Platz des allgemeinen Austauschs weiterwächst, an den Milliarden winzigkleine Computer, Sensoren und Objekte - das sogenannte zukünftige "Internet der Dinge" - angeschlossen sind, brauchen wir "dickere Rohre", um mit all diesen Daten fertig zu werden. Das Breitbandinternet ist der Bestandteil der "Informations- und Kommunikationstechnologien" (IKT), der diesen dicken Rohren - leistungsfähigeren Leitungen - entspricht. Europa investiert in digitale Technologien, um das volle Potenzial des Internets zu erschließen und damit Menschen zu verbinden, Grenzen zu überschreiten und Gemeinschaften für eine breites Spektrum des gegenseitigen Nutzens zu bilden. Die Digitale Agenda für Europa beinhaltet das Breitband mit einer Leistung von mindestens 30 Megabit pro Sekunde (Mbps) bis 2013 für jeden, wobei die Hälfte der europäischen Haushalte bis 2020 Zugang zu Anschlüssen mit 100 Mbps oder höher bekommen soll. Es wurden jedoch etliche Hindernisse ermittelt, die den Breitbandausbau in ganz Europa hemmen, wozu insbesondere die hohen Investitionskosten der Nachrüstung oder des Baus der erforderlichen Infrastruktur zählen. Bis zu 80% der gesamten Breitband-Investitionskosten haben mit den Bauarbeiten an der Infrastruktur zu tun. Der Europäischen Kommission zufolge "sind die Kosten so hoch, da Tiefbauprojekte unzureichend koordiniert, vorhandene Infrastrukturen nur unzureichend ausgenutzt werden und es an Zusammenarbeit zwischen den verschiedenen Akteuren mangelt." So haben beispielsweise die Wasser- und Energieversorgungsunternehmen sowie die Bahngesellschaften oft ihre eigene Infrastruktur, und graben Straßen auf, ohne sich mit den Telekommunikationsunternehmen abzusprechen. Die Kommission führt noch bis zum 12. Juli 2012 eine öffentliche Konsultation durch, um Wege zum Überwinden der Hindernisse und zur Reduzierung der Kosten des Breitbandnetzausbaus einschließlich Maßnahmen zur Vereinfachung von Genehmigungsverfahren sowie zur Koordinierung der Bauarbeiten zu erkunden. Dickere Rohre einziehen Die Europäische Kommission hat die Fazilität "Connecting Europe" (CEF) gegründet, um zu noch mehr öffentlich-privaten Investitionen in Projekte im Zusammenhang mit dem Breitbandausbau und der digitalen Infrastruktur zu ermutigen. Die CEF will 50 Milliarden EUR für die Netzinfrastruktur lockermachen, um Europas Verkehrs-, Energie- und digitale Netze zu modernisieren. Davon sollen 9,2 Milliarden EUR zur Förderung von Investitionen in schnelle und sehr schnelle Breitbandnetze sowie für europaweite digitale Dienste zur Verfügung gestellt werden. "Wir müssen praktische Ideen austesten, wie man Kosten einsparen sowie den Zugang, die Wiederverwendung und die gemeinsame Nutzung dieser Infrastruktur vereinfachen kann", erklärt die für die Digitale Agenda verantwortliche Vizepräsidentin der Europäischen Kommission, Neelie Kroes. "Es gibt kaum etwas ärgerlicheres für die Bürger als die Straßenaufgraberei, und für die Unternehmen nichts frustrierenderes als sinnlose Bürokratie." Forschung und Entwicklung sind das Wichtigste Die EU unterstützt die IKT-Kooperationsprojekte im Rahmen des Siebten Rahmenprogramms (RP7) und des Rahmenprogramms für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation (Competitiveness and Innovation Framework Programme, CIP). Die Projekte haben ein ganzes Spektrum von Themen im Fokus, wozu Basisarchitekturen, Netzwerkoptimierung und essentielle Infrastrukturen für Datenübertragungsleitungen zählen. Die tatsächliche Nachfrage nach Breitband sowie den darauf ablaufenden Dienstleistungen und Anwendungen steigt einer derartigen Geschwindigkeit, dass die neuen Bandbreiten schnell verbraucht werden, kaum dass sie zur Verfügung stehen. Experten sagen voraus, dass der Internetverkehr in Europa auch weiterhin um ungefähr 40% jährlich wachsen wird, da mehr und mehr On-Demand-Video-, Foto-Sharing- und Cloud-Services auf den Markt drängen. Aber die EU-Forscher geben sich nicht damit zufrieden, dem Markt in einen ewigen Wettlauf hinterherzuhecheln. Das Projekt 100-GET ("100 Gigabits Ethernet"), Teil des Eureka-Telekommunikationsclusters Celtic-Plus, suchte beispielsweise nach Lösungen, die über das Legen von noch mehr Glasfaserkabeln hinausgehen, um der steigende Nachfrage nach mehr Bandbreite gerecht zu werden. Das 100-GET-Projekt, das teilweise von der Partnern im Konsortium und teilweise von den nationalen Regierungen finanziert wurde, lieferte eine zehnfache Verbesserung der aktuellen "Gigabit Ethernet" (GbE)-Geschwindigkeiten von 10 Gbps, in dem man auf die der Suche nach Effizienz bei der Datenübertragung und in Vernetzungsaspekten ging. Das Projekt konzentrierte sich auf Technologien für die Bitübertragungsschicht, wobei man eine Gliederung in fünf Teilprojekte vornahm: 100GET-AL untersucht potenzielle Technologien und Netzwerkarchitekturen, während 100GET-ER die System- und Komponentenebene betrachtete und die Entwicklung wichtiger Baustein vorantrieb, wenn diese nicht verfügbar waren. 100GET-E3 führte diese FuE-Bestrebungen weiter und entwickelte die nächste Generation optischer Transportnetze. 100GET-Metro widmete sich speziell den Netzwerken im Metrobereich, während 100GET.es den Prüfstand für eine End-to-End-100GbE-Lösung bildete. "100GbE unter Einsatz der bereits installierten 10-GbE-Infrastruktur zu erreichen, war wirklich eine große Herausforderung", merkt Projektpartner Dr. Kurt Lösch von Alcatel-Lucent Deutschland an. Das Team setzte sich das damals als realistisch eingeschätzte Ziel von 40 Gbps und landete schließlich bei einem mehr als doppelt so hohen Wert. Auf diese Weise wurden den Breitbandambitionen der Digitalen Agenda Europas wertvolle Impulse verliehen. Die Unternehmen arbeiteten an Elementen des Projekts, die speziellen Unternehmenszielen dienten, eng mit Universitäten zusammen, so dass firmeneigene Forschungsergebnisse und Technologien geteilt werden konnten, ohne direkten Wettbewerbern strategische Informationen preisgeben zu müssen. Das Projekt resultierte in 56 Patentanmeldungen, der Erschaffung von 21 neuen Produkten sowie der Verbesserung von 15 existierenden Produkten. Das Alpha und das Omega der Hochgeschwindigkeitszugänge Das von der EU finanzierte OMEGA-Projekt ("Home gigabit access",) hat den Wert ultraschneller Breitbandnetze für Wohnungen oder Büros näher gebracht. Die Projektpartner führten vor, wie verschiedene drahtgebundene, per Funk und optisch übertragene Kommunikationstechnologien eingesetzt werden können, um ein hybrides Netzwerk für Hochgeschwindigkeitskommunikation in einer häuslichen Umgebung zu schaffen. Die Menschen wollten heute große Mengen an Daten lokal vor Ort, wie etwa ein Streaming zwischen einer hochaufgelösten Videoanwendung auf dem TV-Gerät im Obergeschoss und einem Netzwerkgerät im Untergeschoss, übertragen können, verdeutlicht Projektpartner Jean-Philippe Javaudin von France Telecom Orange Labs. "Wir wollten das Heimnetzwerk auf Trab bringen", so Javaudin. Bis jetzt blieben Gigabitnetzwerke Ländern wie Schweden vorbehalten, die sich einer modernen Telekommunikationsinfrastruktur erfreuen. Aber die von OMEGA durchgeführte Forschung erleichtert es anderen Ländern, ihre eigenen Hochgeschwindigkeitsnetzwerke aufzubauen. Die zusätzliche Geschwindigkeit wird für neu aufkommende Datenanwendungen gebraucht und es wird Mehrwertdienste wie das 3D-Fernsehen, Spiele der nächsten Generation sowie die fernmedizinische Diagnostik und die Betreuung älterer Menschen unterstützen. Ein weiteres EU-Projekt mit dem Titel ALPHA ("Architectures for flexible photonic home and access") wollte neue Netzwerkmodelle und Standards definieren, um die höchstmögliche Internetgeschwindigkeit bei geringstmöglichen Kosten bei Verfolgung des logischsten Upgrade-Pfades zu liefern. ALPHA widmete sich den Herausforderungen der Hausnetze, zum Beispiel in der Wohnung und im Büro, und erforschte spezielle Infrastrukturen, die eine heterogene Umgebung aus konvergierten drahtgebundenen und drahtlosen Technologien unterstützen. Die Arbeit des Projekts im Zusammenhang mit dem Multiplexing, der Technik zur Übertragung mehrerer Datenströme über eine einzige Leitung, wird ein wesentliches Merkmal zukünftiger Netzwerke sein, da auf diese Weise die real vorhandenen Drähte am effizientesten ausgenutzt werden können. ALPHA gelang die Entwicklung eines Hybrid-Multiplexsystems, bei dem das effizientere, aber kostenintensive "Wellenlängenmultiplexen" mit dem erschwinglicheren, aber leistungsschwächeren "Zeitmultiplexen" kombiniert ist, und das 10 Gbps über ein passives optisches Netzwerk liefern kann (d. h., zum Betrieb ist kein externer elektrischer Strom erforderlich). Diese Technologie unterstützt Zugangsnetze, die Breitbandverbindungen an die Wohnung oder das Büro anbinden, und sie unterstützt sogar Funk-über-Faser, womit man mobiles Breitband via kabelgebundene Netzwerke unterstützt. Das Multiplexsystem ist dem Team zufolge eine Cross-Over-Technologie mit Schlüsselbedeutung, mit der das derzeit verfügbare verbessert und gleichzeitig den Weg für die nächste Breitbandgeneration geebnet werden kann. Das Team erreichte außerdem weltweit erstmals Aufnahmegeschwindigkeiten von 20Gbps in Echtzeit, wobei ein neuer Modemtyp zum Einsatz kam, der durch Tonmodulierung mehrere Datenströme erzeugt. ALPHA entwickelte überdies ein preiswertes Gigabitmodem für Hausnetze, das mit Kunststofflichtwellenleitern funktioniert. Hierbei handelt es sich um ein entscheidendes Stückchen Technologie, mit dem die Nutzer einen Film in DVD-Qualität in gerade einmal 60 Sekunden herunterladen können! Die Arbeit im Rahmen von ALPHA hat viele Patentanmeldungen, Dutzende von Experten geprüfte Publikationen in Fachjournalen erbracht und ganz wesentlich zu Standardisierungsbemühungen beigetragen. Kosteneffiziente und skalierbare Infrastrukturlösungen sind eine erstklassige Antwort auf die wachsende Nachfrage nach Breitbandanschlüssen. Daher sind die Ergebnisse des SARDANA-Projekts ("Scalable advanced ring-based passive dense access network architecture") überaus wichtig. Sardana konnte beweisen, dass Datengeschwindigkeiten von bis zu 10 Gbps bei relativ geringen Zusatzkosten erzielt werden können, indem die bestehende Infrastruktur an Glasfaserleitungen bis ins Haus (Fiber-to-the-home) und standardmäßige Komponenten optimiert werden. Die Lösung des Teams zum Zusammenschluss von Metro- und Zugangsnetzen zu einer intelligenteren, robusteren ringgestützten "Multiplextechnologie" wurde mit dem Global Telecoms Business Innovators Award 2011 gebührend belohnt. Der finnische Gerätehersteller Tellabs prüft die Robustheit der neuen Multiplex-Technologie von Sardana, welche die gleichzeitige Übertragung unterschiedlicher Signale in der gleichen optischen Faser unter Verwendung verschiedener Laserlichtwellenlängen ermöglicht. Diesen Tests folgte folgten ein Feldversuch in der Nähe der France Telecom-Orange-Werke in der Bretagne, Frankreich, und eine Demonstration beim Fiber to the Home Council (FTTH) in Mailand, Italien. Die Tests ergaben unter Einsatz von Emulationstechnologien in Kombination mit realen Infrastrukturen, dass das Netzwerk in der Lage ist, 1000 bis 4000 Nutzer innerhalb von 20 km Entfernung vom Hauptring mit symmetrischen Internetverbindungen bei Geschwindigkeiten von rund 300 Mbps zu versorgen. Dieser Wert übertrifft das Ziel der EU für 2020 in Bezug auf die Breitbandgeschwindigkeit um das Dreifache. Die Forscher konnten überdies demonstrierten, dass die Technik zur Übertragung optischer Signale in Entfernungen bis zu 100 Kilometer von der Zentrale verwendet werden könnte, um bis zu 250 Anschlüsse mit asymmetrischen 10 Gbps-Downstream- und 2,5 Gbps-Upstreamverbindungen auszustatten - das ist sehr viel schneller, als es die meisten Internetnutzer heutezutage kennen. Optische und professionelle Netze Obgleich es für den Endnutzer unsichtbar bleibt, werden rund 90% aller digitalen Informationen über optische Netzwerke transportiert. Die faseroptische Kommunikation ist das wahre Rückgrat der Informationsgesellschaft. Sie treibt die Weiterentwicklung des Breitbands auf vielen Ebenen voran. Laut einer aktuellen Studie im Rahmen von Photonics21 tragen optische Technologien zu einem Markt der Telekommunikationsinfrastrukturen im Wert von rund 350 Milliarden EUR bei, was ungefähr 700.000 Arbeitsplätzen in Europa entspricht. Experten prognostizieren, dass bis 2020 eine mindestens zehnfach gesteigerte Faserkapazität und Terabit pro Sekunde pro Wellenlänge erforderlich sein werden. "Die Faserkommunikation wird näher an den Nutzer heranrücken und wird eine wichtige Infrastruktur für Rechenzentren, im Privatleben, in Wohnungen und Gebäuden, im Fahrzeug und für Sensornetzwerke werden. Basierend auf Stärke und Kompetenz hat Europa eine gute Position inne, um auf diese Herausforderungen reagieren, wenn weiter investiert wird!", heißt es in einem Bericht von Net!Works mit dem Titel "Optical communications - an international success bolstered by EU-funded research". Viele der Architekturen, Innovationen und Technologien der optischen Netzwerke von heute und somit der Breitbandausbau haben ihren Ursprung in kollaborativen EU-finanzierten Forschungsprojekten, verdeutlicht Net!Works. Darüber hinaus haben die Finanzmittel der aufeinanderfolgenden Rahmenprogramme für die optische Kommunikation zur Schaffung eines Netzwerks von Experten aus Industrie und Hochschulbereich hingeführt, Aus- und Weiterbildung unterstützt sowie direkt oder indirekt Zehntausende hochqualifizierte Arbeitsplätze in Europa generiert, schließt der Bericht. Hiermit bestätigt sich, dass kein Einzelprojekt, Forschungsvorhaben oder unabhängig von anderen verfolgte technische Entwicklung sämtliche Bedürfnisse der Europäer in punkto Breitbandinfrastruktur heute oder in Zukunft zu befriedigen wird. Aber die Projekte und Aktionen, über die in diesem Artikel berichtet wurde, veranschaulichen das Engagement Europas, das ehrgeizige Endziel des "intelligenten, nachhaltigen und integrativen" Wachstums bis 2020 zu erreichen. --- Die in diesem Bericht erwähnten Projekte werden innerhalb des RP7-Bereichs "Zusammenarbeit" des Forschungsthemas Informations- und Kommunikationstechnologien (IKT), des Programms für Wettbewerbsfähigkeit und Innovation oder des Eureka-Programms finanziert. Nützliche Links: - Europa 2020 - FIA - RP7 IKT-Programm - RP7 auf CORDIS - Fazilität "Connecting Europe" - Projekt Celtic-Plus 100-GET - OMEGA - ALPHA - SARDANA - Photonics21 - Net!Works Weiterführende Artikel: - Kostengünstige und vollständig optische Lösung garantiert ultraschnelles Internet - Internet der Zukunft... schön und vielversprechend - Wir präsentieren: Pioniere zukünftiger und neu entstehender Technologien - Ein intelligenteres Internet aufbauen - EUREKA Success Story: CELTIC 100GET — Internet could be 10 times faster than it is - Optical communications – an international success bolstered by EU-funded research
Schlüsselbegriffe
Digest, Breitband, IKT, Internet der Zukunft, Netzwerke, digitale Kluft, digitale Agenda, CIP, CEF, RP7, Horizont 2020, Strategie Europa 2020, Eureka, 100-GET, EUWB, Sardana, Alpha, Omega, Photonics21, Net!Works